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150層重疊的全固體電池,絲網(wǎng)印刷后一次性燒制而成

2011-07-14

  “與同樣大小的陶瓷電容器相比,蓄電容量可以提高到1000倍以上。會有哪些用途呢?我們想問問大家”(NAMICS代表董事社長小田島壽信)。日本材料廠商NAMICS、技術(shù)開發(fā)風(fēng)險公司AIOMU TECHNOLOGH與巖手大學(xué)合作開發(fā)出了在一節(jié)電池內(nèi)重疊150層電極和固體電解質(zhì)的全固體電池。

全固體電池的截面照片(點擊放大)

  正極為LiMn2O4類,負極為Li4Ti5O12類復(fù)合金屬氧化物和鋰離子充電電池使用的材料。固體電解質(zhì)為氧化物類材料。尺寸為3.2mm×2.5mm×2.5mm的“3225尺寸”,蓄電容量為210μAh(圖1)。由于各層為并聯(lián),因此層數(shù)越多,蓄電容量就越大。例如,30層時為40μAh(厚0.6mm),100層就為142μAh(厚1.8mm)。疊加150層以上在技術(shù)上也可以實現(xiàn)。

    

圖1:新型蓄電器件誕生(點擊放大)

  NAMICS等開發(fā)出了尺寸3.2mm×2.5mm×2.5mm、蓄電容量為210μAh的全固體電池。采用與陶瓷電容器類似的結(jié)構(gòu)。(圖:本站根據(jù)NAMICS的資料制作)生產(chǎn)采用了與陶瓷電容器相同的一次性燒制的方法。具體來說,在片狀的固體電解質(zhì)上,用絲網(wǎng)印刷形成膏狀電極。然后,將多片重疊,再裁切至所需的大小。之后,在大氣中以800~1000℃加熱30~60分鐘,全固體電池就制成了。

  為實現(xiàn)一次性燒制,NAMICS通過反復(fù)改進材料的粒徑分布、添加劑及前處理等工藝,解決了高溫?zé)埔鸬母鲗觿兟浜筒牧匣ハ鄶U散的影響等問題。試制用的生產(chǎn)裝置采用了A4大小的薄片,一次生產(chǎn)了2500個電池單元。據(jù)稱,目前成品率在9成以上。

  NAMICS計劃在今后幾個月內(nèi),確定是自己生產(chǎn)還是專門做材料供應(yīng)。首先將在1~2年內(nèi),推出像陶瓷電容器那樣的小尺寸產(chǎn)品。合作開發(fā)者——巖手大學(xué)名譽教授馬場守表示:“希望將來也能應(yīng)用于電動汽車的電源等大尺寸產(chǎn)品”。

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