京瓷公司從2020年開(kāi)始生產(chǎn)新型鋰電池，在原理上減少了發(fā)生事故的危險(xiǎn)，可以預(yù)期其容量密度大幅度提高。相對(duì)于現(xiàn)有的鋰離子電池（LIB），可以將原材料費(fèi)降低4成左右，可以將制造工序簡(jiǎn)化為1/3。高安全性和高密度化并存，因此比起備受矚目的全固體電池，技術(shù)性課題要少，有可能在早期進(jìn)入量產(chǎn)化階段。

該公司，在大阪府大東市的大東事業(yè)所(以前舊·三洋電機(jī)的工廠)內(nèi)設(shè)置新型電池的試驗(yàn)產(chǎn)線，并在2019年中完成安裝。在驗(yàn)證了量產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，并以2020年開(kāi)始生產(chǎn)作為目標(biāo)。以京瓷出資20%的風(fēng)投企業(yè)美國(guó)24M技術(shù)公司（24M Technologies）的電池技術(shù)為基礎(chǔ)，兩家公司已經(jīng)在該公司的美國(guó)辦事處設(shè)置了為確立基本制造技術(shù)的試驗(yàn)線。

基于24M的電池技術(shù)，此次的新型被該公司自己稱(chēng)呼為「半固體(semi-solid)型」。因?yàn)檎?fù)的電極之間的電解質(zhì)，區(qū)別于現(xiàn)有鋰電池電解質(zhì)的液體，以及全固體電池電解質(zhì)的固體，為區(qū)別這三者而采用了半固體型的名稱(chēng)。

京瓷公司將面向住宅、工廠等設(shè)置的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和與其配套的蓄電池系統(tǒng)生產(chǎn)該款電池。由于「已結(jié)束的FIT(固定價(jià)格買(mǎi)進(jìn)制度)」以固定價(jià)格的賣(mài)電方案已經(jīng)結(jié)束，所以打算將該產(chǎn)品推向發(fā)電自用的客戶群（儲(chǔ)能）。

大幅度削減材料和制造工藝成本

該款新型電池，是將電極與集電體(一般為金屬箔)一起構(gòu)成的漿料結(jié)構(gòu)的革新產(chǎn)品。現(xiàn)有的漿料，除了作為有助于蓄電（吸收、釋放鋰離子）的活性物質(zhì)之外，而且其中包含了膠粘劑以及便于涂布用的溶劑等添加劑、所以更容易與金屬箔緊貼。

新型無(wú)需粘合劑和溶劑?，F(xiàn)有的制造工藝中，要將粘合劑和溶劑混合成液狀的漿料使用，并對(duì)金屬箔進(jìn)行涂布后必須進(jìn)行干燥工序，由于漿料的體積收縮等原因，無(wú)法進(jìn)行厚涂。新型電池由于不使用粘合劑，可以省去干燥工藝，并且可以將漿料進(jìn)行厚涂處理。

據(jù)24M透露，漿料厚度相對(duì)于現(xiàn)有電池的60μ～110μm，可達(dá)到300μ～500μm約5倍。由于內(nèi)藏同量的活性物質(zhì)，所使用的金屬箔用量也會(huì)相應(yīng)減少?？梢韵鳒p原材料費(fèi)同時(shí)提高能量密度。據(jù)說(shuō)這部分的能量密度可以達(dá)到現(xiàn)有產(chǎn)品的3～4倍。該公司的漿料所包含的電解液也具有粘性。京瓷著眼于具有粘性的漿料，將該款新型電池稱(chēng)為“粘土型”電池。

由于工藝的簡(jiǎn)化，生產(chǎn)線只需要達(dá)到現(xiàn)有電池產(chǎn)線長(zhǎng)度（70m）的1/3左右。加上設(shè)備成本之外，還可以削減工廠的建筑面積。
左側(cè)是現(xiàn)有的鋰離子電池和24M的新型電池的電極剖面比較的圖。新型電池方面，對(duì)構(gòu)成電極的金屬箔進(jìn)行了漿料的厚涂處理。右圖是新型電池的原材料成本的削減比率與現(xiàn)有電池進(jìn)行的對(duì)比。（圖：京瓷公司）

在安全性和可靠性的設(shè)計(jì)上下功夫

新型電池方面（1）在提高安全性、可靠性的設(shè)計(jì)上下了功夫，（2）具有提高現(xiàn)有電池瓶頸容量密度的相關(guān)技術(shù)特征。另外，（3）不特意采用稀有性高的原料，可以低成本地實(shí)現(xiàn)可再生利用。

(1)為了確保安全性、可靠性，很難發(fā)生由制造工藝的不一致所導(dǎo)致的不良?，F(xiàn)有的鋰離子電池，通過(guò)電極將電解質(zhì)和隔膜夾住，來(lái)構(gòu)成單元電芯。由于在電芯制作中的切斷和焊接工藝所產(chǎn)生的金屬粉會(huì)進(jìn)入電池內(nèi)所引發(fā)的問(wèn)題，以及電極位置偏離，都會(huì)導(dǎo)致正負(fù)電極間發(fā)生短路，有時(shí)也是電芯失火事故的原因。

新型電池，由于使用了已加工的金屬箔，并且沒(méi)有設(shè)置金屬的切削工序。對(duì)電芯外部端子的焊接方面，由于通過(guò)用樹(shù)脂薄膜將每個(gè)電芯進(jìn)行軟包加工，密封后實(shí)施焊接工藝，焊接時(shí)所產(chǎn)生的金屬片不會(huì)進(jìn)入電芯內(nèi)部。因?yàn)樵陔娦久芊庵螅獙⒍鄠€(gè)電芯組合后模組化，所以電池模組的金屬殼在加工時(shí)所產(chǎn)生的金屬片也不會(huì)進(jìn)入電芯內(nèi)(圖4)。即使某個(gè)電芯發(fā)生短路，通過(guò)軟包的絕緣特性，可以防止波及到其他電芯。另外，電極通過(guò)軟包加工可以將隔膜一起固定住，不容易發(fā)生位置偏移。

擴(kuò)大材料選擇范圍，達(dá)到500Wh/kg

（2）新型產(chǎn)品在提高容量密度的可行性方面，相對(duì)于現(xiàn)有的電池，在電解質(zhì)和活性材料選擇性方面的自由度上更加靈活廣闊。

在電解質(zhì)中，通過(guò)在正極與負(fù)極之間放置固體電解質(zhì)，對(duì)正負(fù)各自電極的活性物質(zhì)上可以選擇最適合的電解質(zhì)?，F(xiàn)有的鋰電池，由于電解質(zhì)為了注入充滿在正負(fù)電極之間，所以正負(fù)電極要一樣。因此，假如只是相對(duì)于正極優(yōu)秀，但在負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)這樣有問(wèn)題的材料也不能使用。新型電池方面，譬如只適合負(fù)極的乙醚系和只適合正極的氟素類(lèi)材料等都可以使用。

對(duì)于正極側(cè)（左側(cè)）和負(fù)極側(cè)（右側(cè)）的電極，可以分別選擇適合的電解質(zhì)。兩者中間夾著固體電解質(zhì)。

活性物質(zhì)方面，因?yàn)椴粚?duì)電解質(zhì)使用粘合劑，所以與粘合劑發(fā)生反應(yīng)，且不能被使用的高電位高能量密度的活性物質(zhì)也可以被選用。另外，24M公司，面對(duì)將來(lái)的大容量化趨勢(shì)，除了對(duì)負(fù)極采用高純度的Si（硅）材料工藝、還會(huì)采用為應(yīng)對(duì)鋰電池由于長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致鋰離子衰減的現(xiàn)象，過(guò)量地添加Li離子等方法。

新型電池計(jì)劃在2022年實(shí)現(xiàn)接近500Wh/kg的能量密度。

不會(huì)浪費(fèi)原材料實(shí)現(xiàn)可再利用

（3）可以便利的進(jìn)行原材料的回收，可再生利用。由于漿料里沒(méi)有包含粘合劑，所以很容易與金屬箔分離，漿料幾乎可以直接作為制造工序的原料再利用（圖7、相關(guān)報(bào)道：“努力使全樹(shù)脂電池量產(chǎn)，開(kāi)拓市場(chǎng)，確立量產(chǎn)技術(shù)”）?，F(xiàn)有的鋰電池，將干燥后的漿料和金屬箔分離很難，必須對(duì)Li等元素進(jìn)行分解。

因?yàn)槭褂煤蟮幕钗镔|(zhì)中Li離子減少的情況比較多，所以24M也在開(kāi)發(fā)回收再利用時(shí)Li的補(bǔ)充的方法。

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來(lái)源：浦籟瑪國(guó)際 作者：鄺翔