日立與東北大學(xué)成功開發(fā)高耐熱鋰離子二次電池技術(shù)

近日，大型綜合電器制造商日立制作所(總部·東京都千代田區(qū))與東北大學(xué)原子分子材料科學(xué)高等研究機(jī)構(gòu)教授折茂慎一的研究團(tuán)隊(duì)，成功開發(fā)出高耐熱全固體鋰離子二次電池(蓄電池)的基礎(chǔ)技術(shù)。試制品的小容量電池在150度的高溫環(huán)境下，釋放出其理論容量90%的電能。

根據(jù)這一研究成果，發(fā)動機(jī)室內(nèi)的車用電源及用于大型工業(yè)機(jī)械馬達(dá)的電源等，制造在高溫環(huán)境下的使用的電池將成為可能。此外，由于鋰離子二次電池在高溫環(huán)境下使用時不需要冷卻裝備，電池系統(tǒng)的小型化及低成本前景令人期待。

普通的鋰離子二次電池的正負(fù)極由分離裝置分隔，鋰離子通過電池內(nèi)的有機(jī)電解液往返于正負(fù)電極之間從而進(jìn)行充電和放電。但由于有機(jī)電解液的主要成分是揮發(fā)性有機(jī)溶劑，電池的耐熱溫度僅在60度左右。

為解決這一問題，實(shí)現(xiàn)電池在高溫環(huán)境下的使用，研究團(tuán)隊(duì)開始開發(fā)不具揮發(fā)性的固體電解質(zhì)材料，發(fā)現(xiàn)鋰離子與硼氫化物(BH?)結(jié)合而成的氫化物作為固體電解質(zhì)，在室溫至150度的范圍內(nèi)都可以確保鋰離子傳導(dǎo)。但是正極材料與這種電解質(zhì)接觸時會發(fā)生分解反應(yīng)使電阻增大，導(dǎo)致放電量幾乎為零。

在這一基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出可以抑制正極材料分解的的“氧化物固體材料(Li-B-Ti-O)”，將它與正極材料制成細(xì)密的復(fù)合正極層。團(tuán)隊(duì)進(jìn)而開發(fā)出添加了低熔點(diǎn)酰胺的氫化物電解質(zhì)，將它置于固體電解質(zhì)與復(fù)合正極層之間。

由此，電池的內(nèi)部電阻降低到原來的百分之一，放電容量也提升到理論容量的90%。研究團(tuán)隊(duì)表示，電池充電及放電極為穩(wěn)定，今后將擴(kuò)大電池容量、縮短充放電時間，進(jìn)一步提高電池性能。