固体锂离子电池实用化进展之三

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1、固体锂离子电池实用化进展之三固体锂离子电池实用化进展之三有机构大胆实践，生产出锂离子固体电池，下面简要介绍：有机构大胆实践，生产出锂离子固体电池，下面简要介绍：采用氧化物类固体电解质的积层烧结型全固体电池分别对正极材料、固体电解质及负极材料模压成型后，再将积层片材烧结为一体制成了全固体电池。固体电解质采用具有聚阴离子(Polyanion)架构的氧化物类固体电解质 LAGP(Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3)。正极活性材料使用与固体电解质一样具有聚阴离子架构的 LVP(Li3V2(PO4)3)，负极活性材料则使用锐钛(Anatase)型二氧化钛(TiO2)。充放电试验结果显示，初次充电

2、(0.1C，25)时 LVP 单位重量的容量可达到 102mAh/g，放电时容量可达到 75mAh/g。第二个周期的充电容量为 76mAh/g，放电容量为 73mAh/g，之后充放电容量均会保持在 70mAh/g 左右，可实现稳定的充放电。还在 25温度环境下实施了在 0.13C 范围内改变放电率的试验，发现 1C 放电时可保持 0.1C 时 65的容量。关于低温时的放电特性，最低可在10下进行充放电。目前高分子类固态电池的研发以聚醚(polyether)类为主流。将高分子材料涂布在电极上，然后用电子束(E-beam)或紫外线(UV)辐射加以桥接(cross-bridge)可使之固化，特点是易

3、于形成与电极材料间的良好界面。但常温下其离子电导率约只有 10-5S/cm，低温特性较低，0 以下难以工作。在充分考虑了无机物类固态电解质的离子导电率和低温特性优异的基础上，还是选择使用了聚合物类固态电解质。其理由是定置式应用对较低成本的要求强烈。使用聚合物类电解质的固态电池，可以使用与现有锂离子充电电池相同的电极材料，不仅容易制造，而且无需隔离膜与电解液注入工序等，容易实现低价格。全部工序都以涂布制造的生产线。生产方法极为简单：在涂布全部工序都以涂布制造的生产线。生产方法极为简单：在涂布了电极材料的电极板上涂布聚合物电解质，然后照射紫外线桥接使了电极材料的电极板上涂布聚合物电解质，然后照射紫

4、外线桥接使电解质固化。之后，只需将正极和负极板紧密合在一起即可。其特电解质固化。之后，只需将正极和负极板紧密合在一起即可。其特点是，通过厚厚涂布聚合物固态电解质，可以无需使用隔离膜。点是，通过厚厚涂布聚合物固态电解质，可以无需使用隔离膜。正在研究中的方案是：正极采用正在研究中的方案是：正极采用 LiNi0.31Mn0.31Co0.31O2，负，负极为极为石墨石墨的的 固态电池研究。固态电解质采用了一种聚醚材料。为防固态电池研究。固态电解质采用了一种聚醚材料。为防止在正极材料与固态电解质间的界面上形成化合物而导致性能劣化，止在正极材料与固态电解质间的界面上形成化合物而导致性能劣化，将在活性物质的

5、表面上涂覆无机物。因正极涂覆可防止固态电解质将在活性物质的表面上涂覆无机物。因正极涂覆可防止固态电解质的氧化，因而对金属锂可与电位超过的氧化，因而对金属锂可与电位超过 4V 的的LiNi0.31Mn0.31Co0.31O2组合使用。组合使用。负极材料的选择需要考虑与构成电极的传导促进剂、粘接剂的匹配适用性。就导电促进剂而言，气相碳纤维(Vapor-phase carbon fiber)优于乙炔黑，而粘接剂，则丁二烯苯乙烯橡胶(styrene-butadiene rubber, SBR)比聚偏二氟乙烯 (polyvinylidene difluoride, PVDF)效果更佳。这样的电池组成方案，将延长电池使用寿命为目前的两倍左右。有采用的方案是：固态锂离子电池采用了磷酸铁锂(LiFePO4)为正极、聚氧化乙烯(polyethylene oxide, PEO)电解质薄膜与钛酸锂(Li4Ti5O12)石墨和硅复合物为负极。制造时，将正极和负极所需的聚合物与桥接材料添加到含有活性物质的材料中，并涂布到电极板上，在制造工序中用电子束照射使电极膜层内聚合物分子间形成桥接。固态电解质中亦加入桥接材料，并在涂布后以同样的方法实施桥接处理。由于这些桥接的作用，即使在低温条件下每个膜层上聚合物分子间的距离不易收缩，便于锂离子的转移。