京瓷公司從2020年開始生產(chǎn)新型鋰電池，在原理上減少了發(fā)生事故的危險，可以預期其容量密度大幅度提高。相對于現(xiàn)有的鋰離子電池（LIB），可以將原材料費降低4成左右，可以將制造工序簡化為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，技術性課題要少，有可能在早期進入量產(chǎn)化階段。

該公司，在大阪府大東市的大東事業(yè)所(以前舊·三洋電機的工廠)內(nèi)設置新型電池的試驗產(chǎn)線，并在2019年中完成安裝。在驗證了量產(chǎn)技術的基礎上，并以2020年開始生產(chǎn)作為目標。以京瓷出資20%的風投企業(yè)美國24M技術公司（24M Technologies）的電池技術為基礎，兩家公司已經(jīng)在該公司的美國辦事處設置了為確立基本制造技術的試驗線。

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

京瓷公司將面向住宅、工廠等設置的太陽能發(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「已結束的FIT(固定價格買進制度)」以固定價格的賣電方案已經(jīng)結束，所以打算將該產(chǎn)品推向發(fā)電自用的客戶群（儲能）。

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)一起構成的漿料結構的革新產(chǎn)品?，F(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，并對金屬箔進行涂布后必須進行干燥工序，由于漿料的體積收縮等原因，無法進行厚涂。新型電池由于不使用粘合劑，可以省去干燥工藝，并且可以將漿料進行厚涂處理。

據(jù)24M透露，漿料厚度相對于現(xiàn)有電池的60μ～110μm，可達到300μ～500μm約5倍。由于內(nèi)藏同量的活性物質，所使用的金屬箔用量也會相應減少?？梢韵鳒p原材料費同時提高能量密度。據(jù)說這部分的能量密度可以達到現(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，將該款新型電池稱為“粘土型”電池。

由于工藝的簡化，生產(chǎn)線只需要達到現(xiàn)有電池產(chǎn)線長度（70m）的1/3左右。加上設備成本之外，還可以削減工廠的建筑面積。
左側是現(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，對構成電極的金屬箔進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)有電池進行的對比。（圖：京瓷公司）

在安全性和可靠性的設計上下功夫

新型電池方面（1）在提高安全性、可靠性的設計上下了功夫，（2）具有提高現(xiàn)有電池瓶頸容量密度的相關技術特征。另外，（3）不特意采用稀有性高的原料，可以低成本地實現(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致的不良?，F(xiàn)有的鋰離子電池，通過電極將電解質和隔膜夾住，來構成單元電芯。由于在電芯制作中的切斷和焊接工藝所產(chǎn)生的金屬粉會進入電池內(nèi)所引發(fā)的問題，以及電極位置偏離，都會導致正負電極間發(fā)生短路，有時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，并且沒有設置金屬的切削工序。對電芯外部端子的焊接方面，由于通過用樹脂薄膜將每個電芯進行軟包加工，密封后實施焊接工藝，焊接時所產(chǎn)生的金屬片不會進入電芯內(nèi)部。因為在電芯密封之后，要將多個電芯組合后模組化，所以電池模組的金屬殼在加工時所產(chǎn)生的金屬片也不會進入電芯內(nèi)(圖4)。即使某個電芯發(fā)生短路，通過軟包的絕緣特性，可以防止波及到其他電芯。另外，電極通過軟包加工可以將隔膜一起固定住，不容易發(fā)生位置偏移。

擴大材料選擇范圍，達到500Wh/kg

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

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

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

活性物質方面，因為不對電解質使用粘合劑，所以與粘合劑發(fā)生反應，且不能被使用的高電位高能量密度的活性物質也可以被選用。另外，24M公司，面對將來的大容量化趨勢，除了對負極采用高純度的Si（硅）材料工藝、還會采用為應對鋰電池由于長時間使用導致鋰離子衰減的現(xiàn)象，過量地添加Li離子等方法。

新型電池計劃在2022年實現(xiàn)接近500Wh/kg的能量密度。

不會浪費原材料實現(xiàn)可再利用

（3）可以便利的進行原材料的回收，可再生利用。由于漿料里沒有包含粘合劑，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、相關報道：“努力使全樹脂電池量產(chǎn)，開拓市場，確立量產(chǎn)技術”）?，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Li等元素進行分解。

因為使用后的活物質中Li離子減少的情況比較多，所以24M也在開發(fā)回收再利用時Li的補充的方法。

（以上信息由上海浦籟瑪國際貿(mào)易有限公司鄺翔搜集整理翻譯。）

來源：浦籟瑪國際 作者：鄺翔