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[交流] 【其他】松下新型锂离子充电电池负极采用硅系合金，容量增加30％

松下新型锂离子充电电池负极采用硅系合金，容量增加30％
2010/02/05 00:00
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松下在发布会上展示的锂离子充电电池（上）。负极采用硅后，可将普通笔记本电脑用电池组的体积降至约1/2（下）。　　松下将从2012年度开始量产负极材料采用硅系合金的锂离子充电电池。该电池为笔记本电脑用标准的“18650”尺寸（直径18mm×高65mm）电池单元，容量高达4.0Ah。现行相同尺寸单元的业界最高容量为3.1Ah，新款电池单元的容量大幅增加了近30％（图1）注1）。
注1）松下于2009年12月上市了容量为3.1Ah的18650尺寸电池单元（NCR18650A）。
　　硅系合金与目前主流的负极材料石墨相比，拥有10倍以上的理论容量。因此，许多电池厂商都将其作为实现高容量的新一代材料推进开发，但松下是首家能够连预定量产的产品性能参数都公布出来的厂商。
能够确保500次循环使用寿命
　　目前在硅系合金负极实用化方面苦战不已的原因是存在充放电时的体积变化较大问题。在充放电时锂离子的插入和脱插过程中，使用硅系合金材料时体积会产生高达400％左右的变化。因此，存在容易破坏电极构造、充放电循环寿命缩短的课题。
　　松下通过在材料的加工方法等方面下工夫，降低了由于体积变化而造成的充放电循环特性劣化。虽然具体方法未予公布，但该公司表示，经过500次的充放电循环后，仍然能够保持80％以上的容量。
　　此次开发出来的电池最初将面向笔记本电脑用途。不过，“最终目标是用于汽车”（松下）。届时的课题将是“重量”问题。开发产品的重量方面，每个单元约为54g，较该公司原产品（NCR18650A）约重10g。单位重量的能源密度约为252Wh/kg，与利用石墨的原产品相同。也就是说，硅的潜在能力还没有被充分挖掘出来。
　　不过，硅系合金是十分有前景的新一代材料这一点毋容置疑。日立麦克赛尔已经宣布了定于2009年度底进行量产的计划。松下此次宣布产品化将会加速硅系合金的开发竞争。（记者：久米秀尚）

图1：通过在负极采用硅系合金加速了容量的增加速度
采用硅系合金的单元拥有4.0Ah的容量。与该公司负极材料采用石墨的原产品（NCR18650A）相比，容量可增加近30％。此前容量增加速度的年增加率约为11％，而此次的年增加率相当于18％。正极材料采用镍系合金。
■日文原文
パナソニックの新型Li2次電池、負極にSi使い容量30％増に

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