旭化成開發新技術利用碳酸鋰提高硅基電池能量密度 10%

日本的旭化成公司開發了一種電池技術，利用碳酸鋰作為額外的鋰來源，以減少鋰離子電池中以矽為基材的負極的能量損失。該公司表示，其預摻雜方法可以使碳酸鋰在鋰離子電池的正常工作電壓下分解。這使得這種廉價材料能夠在電池的首次充電過程中供應額外的鋰，而不是被閒置。這一方法針對的是矽豐富電池的一個關鍵問題。矽能存儲比石墨更多的鋰，因此在高能量電池中具有吸引力，但它在首次充電時也會消耗大量鋰，其中一些鋰會永久損失，降低電池的可用容量。

旭化成的技術旨在彌補這一損失，而無需對現有電池生產線進行重大改動。

碳酸鋰的作用與挑戰

在內部測試中，使用 90%石墨和 10%矽單氧化物製成的電池顯示出能量密度增加 10%。該公司專注於碳酸鋰，因為它相對便宜，並且已廣泛應用於電池製造。挑戰在於，碳酸鋰通常在高於標準鋰離子電池運行範圍的電壓下分解。旭化成表示，電解液中的特殊添加劑可以降低有效的分解條件。在添加劑的作用下，碳酸鋰可以被放置在正極中作為犧牲鋰來源。在電池的初始充電過程中，該材料分解並將鋰釋放到電池中。

這額外的鋰可以抵消由矽基負極消耗的鋰，為後續的充放電週期留出更多可用的鋰。

技術的潛在影響

隨著電池製造商尋求超越傳統石墨負極，這一方法可能變得越來越重要。矽正在被探索用於電動車電池及其他應用，這些應用中更高的能量密度可以轉化為更大的行駛距離或更長的運行時間。該公司還表示，這項技術可以在保持每瓦時成本低的同時改善循環壽命。預計它將與不同的正極和材料組合一起運作，可能為電池製造商在電池化學演變的過程中提供更多的靈活性。

另一個優勢是，這一方法旨在適應現有的製造過程，而無需重大修改。這可能使電池製造商在無需建立全新生產系統的情況下更容易測試該技術。旭化成計劃通過概念驗證評估與電池客户合作，最終授權這項技術。該公司表示，將根據客户在開發過程中的進展提供不同的合作模式。這項技術是旭化成更廣泛努力的一部分，旨在通過授權協議商業化其專利、技術專長及其他知識產權。

對於電池製造商而言，這一技術的吸引力顯而易見：回收在首次充電過程中否則將會損失的鋰，同時使用相對便宜的材料。如果報告中的能量密度改善可以在更大規模上複製，這一方法可能提供一種提高電池性能的途徑，而無需對電池單元進行全面重新設計。