日本I-PEX開發了一項可提升鋰離子電池(LiB)容量的集電體「三次元不織布集電體」。LiB負極材料以石墨為主流,但為提升容量,添加矽系(Si)材料的趨勢漸起。然而,Si系材料在充放電過程中會產生膨脹與收縮,導致從集電體上剝離,促使電池性能下降。此次開發的新型集電體透過在不織布上鍍銅,並讓活物質填入纖維間空隙,進而有效抑制剝離。
既有負極結構係於銅箔兩面塗佈活物質,新開發的集電體則是在鍍銅不織布的整體三次元結構中分散活物質,並運用了I-PEX旗下的表面處理技術。目前提供的樣品包含200 × 300 mm的集電體片材。
I-PEX以新集電體試作含Si系活物質65%以上的LiB並進行充放電測試,結果顯示,經過300次循環後,電池剩餘容量仍維持在初期的91.5%。相較之下,採用一般銅箔時,僅經100次循環,容量即下降至80%。此外,新型集電體的重量約為銅箔的一半,有助於電池輕量化。
然而,由於成本高於一般銅箔,目前I-PEX以無人機等高性能用途為主要銷售目標。在實測評估中,以I-PEX的負極用三次元不織布集電體製成的試作電池搭載於檢測用微型無人機後,其續航時間約為市售品的2倍。此外,I-PEX也著手展開使用鋁鍍層之正極用三次元不織布集電體的開發。