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降低汽車電池成本新途徑
來(lái)源:汽車電子設(shè)計(jì) 日期:2009-9-24 作者:全球電池網(wǎng) 點(diǎn)擊:

日本Eamex正在加緊使該公司開發(fā)的大容量電容器產(chǎn)品化。這種電容器是一種混合型電容器,通過(guò)在固體高分子電解質(zhì)膜表面進(jìn)行鍍金處理形成電極。通過(guò)改進(jìn)鍍金的方法,增大了電極的比表面積,提高了物理吸附效果。同時(shí)還憑借在電解液中使用鋰離子產(chǎn)生的電氣化學(xué)效應(yīng)提高了能量密度。目前汽車大廠對(duì)該電容器所擁有的超過(guò)鋰離子充電電池的能量密度等表示出了濃厚的興趣,已經(jīng)有部分廠商正在探討實(shí)用化問(wèn)題。

 Eamex于2009年6月宣布該公司電容器的單位體積能量密度達(dá)到了600Wh/L。600Wh/L這一數(shù)值達(dá)到了可與高性能鋰離子充電電池的能量密度相匹敵的程度。盡管未公布細(xì)節(jié),但據(jù)悉通過(guò)改善鍍金處理?xiàng)l件使電極部的比表面積增大到了2萬(wàn)倍,同時(shí)還使固體高分子電解質(zhì)膜的厚度比原來(lái)的約60μm減小了一半,僅為31μm。這樣單位體積的能量密度就得到了飛躍性提高。由于電極的鍍金部的厚度為10μm,因此形成了陰陽(yáng)兩電極與固體高分子膜具有相同厚度的構(gòu)造。另外,固體高分子等材料也為能量密度的提高做出了貢獻(xiàn)。固體高分子電容器與鋰離子電容器一樣,需要事先進(jìn)行吸附鋰離子的工序(預(yù)注入)(Eamex將鋰離子注入工序稱為活化(Activation)。鋰離子電容器在該工序上耗時(shí)較長(zhǎng),被公認(rèn)為難點(diǎn)之一。)。由于所采用的固體高分子具有帶負(fù)電荷的官能團(tuán),因此注入帶正電荷的鋰離子可很容易地提高靜電容量。

“可將電池成本降至1/10”

    這種電容器的單位體積功率密度達(dá)到了2萬(wàn)W/L,大大超過(guò)了現(xiàn)有的電雙層電容器。而用于電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車的蓄電池時(shí),正好就需要擁有高功率密度,以便提供起步及加速時(shí)需要的大功率。為功率密度的提高助一臂之力的是使金屬膠體集中到鍍金部位上。這是通過(guò)調(diào)整鍍金條件實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)這樣的改進(jìn),降低了內(nèi)部電阻,提高了功率密度。在開發(fā)之初,電容器的內(nèi)部電阻大、功率密度低曾一度成為最大難點(diǎn),現(xiàn)在已達(dá)到足以實(shí)用的水平。此外,在鍍金預(yù)處理及電解液注入方法上也運(yùn)用了可提高能量密度及功率密度的獨(dú)自技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。

    創(chuàng)下600Wh/L紀(jì)錄的試驗(yàn)品盡管非常小,只有0.2×0.5cm,但該公司還試制成功了A4尺寸的產(chǎn)品,在確保一定性能的情況下實(shí)現(xiàn)大型化,看來(lái)并非難事。另外獲得600Wh/L的性能時(shí)需要優(yōu)化條件,并不是任何條件下都能獲得該性能。盡管如此,平均值仍達(dá)到了150Wh/L,“目前該性能已足夠。今后將為制造穩(wěn)定的單元大力開發(fā)”(Eamex代表董事瀨和信吾)。

    雖未公布細(xì)節(jié),由薄膜層疊而成的單元也開發(fā)成功。該公司推算,在面向電動(dòng)汽車量產(chǎn)單位重量能量密度為100Wh/kg的電池時(shí),使用該技術(shù)的電池有望以2萬(wàn)日元/kWh的成本實(shí)施量產(chǎn)。現(xiàn)有鋰離子充電電池的價(jià)格估計(jì)在20萬(wàn)日元/kWh,成本大約只有其1/10。不過(guò),汽車電池要求具有出色的安全性及可靠性。瀨和估計(jì),面向筆記本電腦及手機(jī)等小型電子產(chǎn)品的電池會(huì)更早達(dá)到實(shí)用水平,并自信地表示“有望2、3年后實(shí)用化”。

    另一方面,Eamex還對(duì)汽車等更大的市場(chǎng)顯示出了強(qiáng)烈欲望,表示“將力爭(zhēng)2015年前后面向汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)實(shí)用化,并于2020年實(shí)施量產(chǎn)”(瀨和)。目前該公司正處于安全性驗(yàn)證等工作的關(guān)鍵期,在釘刺試驗(yàn)以及強(qiáng)制施加60V的耐壓試驗(yàn)中均未出現(xiàn)發(fā)熱等問(wèn)題。溫度特性也達(dá)到了鋰離子充電電池的同等水平。作為實(shí)用化的另一難點(diǎn),該公司還提到了構(gòu)件的低成本化。今后該公司考慮棄用目前鍍金電極部所采用的金,以低價(jià)金屬材料來(lái)代替。而且還打算將固體高分子材料換成低價(jià)普通產(chǎn)品,不再采用目前昂貴的氟類樹脂,并力爭(zhēng)確保同等的性能。

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