鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1308次 | 2019年02月16日
探討松下柔性鋰離子電池
卡片式或穿戴式智能設(shè)備經(jīng)常遇到的使用場景是需要放在錢包或者口袋中隨身攜帶,這就要求電池能夠承受彎曲或者扭曲。這類設(shè)備經(jīng)常需要使用小型薄片柔性電池,但是這類電池在受到彎曲或扭曲之后性能容易衰減,造成設(shè)備運(yùn)行時(shí)間縮短。實(shí)際上,在柔性電池方面,以下問題一直是需要克服的技術(shù)障礙:
1)如今的鋰離子電池材料本身不具備柔性,如何讓電池材料適應(yīng)這種應(yīng)用場景
2)電池被彎曲/扭曲時(shí),如何維持電池材料顆粒之間良好的接觸,減低接觸阻抗
3)在電池被彎曲/扭曲的場景下,如何保證電池不漏液。
4)如何提高活性物質(zhì)載量,提高電池容量
2017年1月,松下在CES2017展會上展出他們的最新柔性電池研究成果,該柔性電池可以承受一定的彎曲和扭曲,滿足日本JIS標(biāo)準(zhǔn)(JISX6305-1),相當(dāng)于可以滿足彎曲半徑R40mm,扭曲角度±15°/85.6mm,電池厚度僅為0.55mm,主要應(yīng)用領(lǐng)域是卡片式設(shè)備或者穿戴設(shè)備。該電池最引人注目的特點(diǎn)是在彎曲到25mm半徑和扭曲25度之后還能保持其性能。截至2016年9月,松下為該柔性電池技術(shù)申請了25項(xiàng)日本專利和15項(xiàng)海外專利。
通常,電池經(jīng)過彎曲或扭曲之后,對于循環(huán)壽命會有很大的影響。但是松下新開發(fā)的柔性電池克服了這一缺點(diǎn),這主要得益于松下重新設(shè)計(jì)了柔性電池的疊片式電極結(jié)構(gòu),其中,電極electrode和外層outerlayer設(shè)計(jì)得到了優(yōu)化,使其能夠抵御彎曲/扭曲,但是具體如何優(yōu)化目前還不清楚。例如,反復(fù)彎曲1000次、或者扭曲1000次(扭曲角度±25°/100mm)后的放電容量能夠保持初始容量的99%。并且在經(jīng)過1000次的充放電循環(huán)測試之后,充放電循環(huán)壽命幾乎與沒有彎曲/扭曲的電池保持一致,容量保持率達(dá)到80%。
目前,隨著智能穿戴設(shè)備的興起,柔性電池的研究正在受到越來越多的關(guān)注。盡管松下發(fā)布的三款柔性電池看起來性能相當(dāng)不錯(cuò),但是可以看到,這三款電池的容量還是很小的,最大的也才只有60mAh,無法滿足稍微大一點(diǎn)的智能便攜式或者穿戴設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間,該研究領(lǐng)域目前還處于發(fā)展成長階段。隨著現(xiàn)代便攜式智能設(shè)備或穿戴設(shè)備的功能不斷增強(qiáng),電池耗電量問題一直是需要面對的挑戰(zhàn),例如現(xiàn)在智能手機(jī)的電池容量都不得不增加到1000mAh、2000mAh、3000mAh、甚至4000mAh或者更高了。因此,要真正實(shí)現(xiàn)這種新型柔性鋰離子電池技術(shù),最基本的一條就是必須具備幾千mAh的容量,以確保只能設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。更重要的是,性能在電池受到機(jī)械形變時(shí)不能有所衰減。只有這樣才能滿足如今眾多的便攜式/穿戴式智能電子設(shè)備。