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日本研制电极采用硫黄锂电池 容量可增4倍

时间:2015/8/25 13:42:41 点击:

据日经中文网报道,通过在锂离子电池的电极采用硫黄、将电池容量增加至4~5倍的技术正相继得到开发。硫黄易溶于电解液,但日本产业技术综合研究所(以下简称产综研)通过使其与电极金属强烈结合克服了这个问题。此外,日本关西大学也在电极结构上下工夫,解决了问题。如果该技术得以在锂离子电池上应用,将有望大幅减少给智能手机等便携终端充电的频度。

计划与电池企业等联手,力争3~5年后推向实用。

锂离子电池由锂离子通过电解液在正极和负极之间来回移动实现反复充放电。正极采用包括稀有金属在内的钴酸锂等。

硫黄具有大量存储电力的特性,适于充当电极材料。同时并非稀有资源。将硫黄加工为微颗粒状、在增加表面积的基础上用于正极的研究等正在推进。不过,此前存在一个问题,即如果反复充放电,硫磺将溶于电解液,降低电池的性能。

日本产综研高级主任研究员荣部比夏里等人开发了使正极采用的金属和硫黄微颗粒物强烈结合的技术。该技术是将铁和钛等金属与硫黄制成粉末,与由陶瓷制成的小球一起混合。借助小球相互碰撞之际的冲击,使金属原子和硫黄得以紧密结合。

1个金属原子可与4~6个硫黄微颗粒物结合。荣部比夏里等将这种材料用于正极,试制了电池。电池容量达到以往锂离子电池的3~5倍。虽然电压仅为一半,但通过在电路构造等方面下工夫,能够提升电压。将与电池企业合作,在2015年度内试制用于手机的大尺寸电池,以确认实用性。

另外,日本关西大学的石川正司教授等也开发了一项技术。该技术是向电极采用的碳上打开的直径数纳米(纳米为10亿分之1米)孔洞中渗入硫黄微颗粒物。制成微颗粒物易于固定的均匀尺寸的孔洞,并高效将硫黄充填到孔洞中。通过此方法制成的电极重量的约30%为硫黄,而电池容量达到以往的4倍。

石川教授等制作了正极,进行了电池测试。即使反复进行数百次充放电仍能保持性能。而充电所需时间缩短为以往锂离子电池的20分之1。今后将增加渗入碳的硫黄量,力争5年后推向实用。

 来源:网络
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