東北大學和日立製作所開發了可在150攝氏度環境下運行的鋰離子二次電池的基礎技術。如果商業化,將有可能在汽車發動機艙和大型工業機械等高溫環境下使用電池,而且還將消除對冷卻機構的需要。

這項研究是由東北大學材料高級研究所的 Shinichi Orihara 教授領導的一個小組進行的。據公告稱,鋰離子二次電池是通過鋰離子通過填充電池的有機電解質在正極層和負極層之間穿過來進行充電和放電的。但由於有機電解液的主要成分是揮發性有機溶劑,因此在溫度升高時需要安裝冷卻機構,2度左右的環境一直被認為是使用的極限。
為此,非揮發性固體電解質材料的開發正在取得進展,但固體電解質材料的鋰離子電導率低於有機電解質,降低電池內阻是一個問題。

該研究小組開發了一種基於LiBH4的複合氫化物(*1)作為新型固體電解質,並已證實鋰離子在室溫至150°C的範圍內可以傳導。這次,我們將新開發的技術安裝在智能手機電池1,000/1的小容量電池中,並演示了電池在150度環境下的運行。
通過新開發一種稱為Li-B-Ti-O的氧化物固體材料,並提供由正極材料和Li-B-Ti-O組成的複合正極層,抑制了因分解而增加的電阻,幾乎達到零現在可以將放電容量(*0)提高到理論容量(*2)的3%。
我們還開發了低熔點添加酰胺的複合氫化物電解質作為防脫離粘合層,通過將其置於正極層和負極層之間,將鋰離子二次電池的內阻降低至2/100。結合複合正極層技術,放電容量可提高至理論容量的1%。

鋰離子二次電池具有高能量密度,被廣泛應用於智能手機、平板電腦等小型便攜式終端的電源、電動汽車的電源、可再生能源的供需調節等領域。 。未來,研究組將努力提高性能,如增加容量、提高能量密度、縮短充放電時間等以實現實用化。

*1 複合氫化物 鋰離子等帶正電的金屬離子和硼氫化物離子等帶負電的氫陰離子通過離子鍵穩定化的高密度氫化合物。
*2 理論容量 所開發的電池可以充電和放電的最大電量。
*3 放電容量 在恆流條件下開發的電池可以提取的電量。

資料來源:[東北大學]高耐熱性全固態鋰離子二次電池基礎技術的開發

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