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本技术介绍参考了以下链接
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2017年09月04日

具有高能量密度的全固态锂离子电池正极材料
加快全固态电池的开发

FDK株式会社(社长:望月道正,以下简称,FDK)与株式会社富士通研究所(社长:佐佐木繁,以下简称,富士通研究所)联合开发出作为全固态锂离子电池(以下简称,全固态电池(注1))正极材料,具有高能量密度的“焦磷酸钴锂(Li2CoP2O7)”。

利用这种材料,可实现具有更高电压与容量的全固态电池。

近年来,市场对电池规格的要求越来越多样化,特别是对高能量密度及其安全性的要求越来越高。目前市场上正在积极推进锂离子电池等传统电池的改良工作,同时也在不断开发各种有可能超越传统电池性能的下一代电池,全固态电池作为安全性能较高的下一代电池备受关注。FDK目前正在对具有高能量密度、安全性高、寿命长等特点的全固态电池开展研发。

电池具有的能量是由电压和容量的乘积决定的,要想实现高能量密度的电池,就需要开发高电压、高容量的电极材料。

本次在开发全固态电池的过程中,基于FDK的CAE(Computer Aided Engineering)技术,及富士通研究所的材料形成技术,成功开发出了能量密度是现有锂离子电池正极材料1.5倍的全固态电池正极材料—“焦磷酸钴锂(Li2CoP2O7)”。

FDK和富士通研究所通过材料计算发现,将该材料用于全固态电池时,与传统的锂离子电池正极材料相比,能量密度大约是其2倍,并能以该能量密度进行操作运行。今后,FDK和富士通研究所在进一步提高该材料性能的同时,还将继续研究与开发出一款小型、安全可靠的全固态电池,用于IoT(Internet of Things)、可穿戴设备、移动设备等,力争早日投入市场,实现商业应用。

[特点]

20170904-figure1
图1:开发产品的充放电

黑线为充电曲线,红线为放电曲线。可以在超过5V的电压下实现充放电操作,超过了传统锂二代电池的极限。

能量密度最高的正极材料

  • 本产品Li2CoP2O7 :860Wh/kg
  • 传统材料LiFePO4 :530Wh/kg 【实际可用容量】
  • 传统材料LiCoO2 :570Wh/kg 【实际可用容量】
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图2:新产品与传统材料的能量密度比较

注释

注1 全固态电池:
全固态电池使用固体电解质替代液体电解质,离子可在固体状态下运动。由于这些电池使用的是固体材料,没有液体泄漏,因此可以用于传统电池无法使用的高温等环境中。该电池作为耐高压、大容量的下一代电池,正积极得到研发。
FDK正在对全固态电池中的全固态锂离子电池展开研发。采用电解液的传统锂离子电池主要使用的是可燃性有机材料,FDK正在开发一种安全性能较高的全固态锂离子电池,采用的是一种在固态电解质中也不可燃的氧化物材料。