日本同志社大學開發了一項適用於電動車(EV)、電子設備,且採用固體電解質與液體電解質之阻燃性準固態鋰離子電池,相較於既有鋰離子電池更具安全性,離子傳導率較高,循環性能亦有所提升。
新電池採用矽(Si)負極與次世代鋰離子電池材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)正極,兩電極之間則採用了Ohara公司製造的固體鋰離子傳導性玻璃陶瓷片材(LICGC)予以區隔。此外,為了提高互換性與性能,研究團隊為各個電極開發了不易燃、接近飽和狀態的電解液。電解液使用了與電極、固體電解質界面具有適合性的Tris(2,2,2-trifluoroethyl) Phosphate與Methyl 2,2,2-trifluoroethyl carbonate。而以此製成的30 mAh級準固態軟包裝型電池展現出優異的離子傳導率、熱穩定性及電化學性能。
同志社大學進一步利用電化學阻抗譜法(Electrochemical Impedance Spectroscopy)、充放電測試、加速量熱儀(ARC)對於開發的準固態鋰離子電池進行了熱穩定性與電化學性能評估。結果,電池表現出高充放電容量與良好的循環性能,內部電阻也幾乎沒有變化。此外,透過ARC測試,可知包含為各電極開發之電解液的Si-LICGC-NCM811結構在熱穩定性方面有所提升,且即使在150℃左右的高溫下,副反應產生的發熱也非常低。
此次開發的準固態鋰離子電池更具安全性與耐久性,可望取代高能量密度固態電池,並有助於促進高效率、安全之次世代電動車、無人機等無線機器設備的發展。