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日本利用超速离心处理技术来提高锂离子充电电池用电极材料性能 |
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| http://cn.newmaker.com
8/20/2010 4:45:00 PM
日经BP社
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东京农工大学研究生院教授直井腾彦在AABC 2010举办的“Large EC Capacitor Technologyand Applicatons（ECCAP）”会议上，发表了题为“NANO HYBRID CAPACITOR”的演讲。直井利用机械力化学处理的“超速离心处理技术”，在离心力场中通过溶胶-凝胶（Sol-gel）法制作了负极材料，并开发出了采用该负极材料的锂离子电容器。
具体制作的是钛酸锂（LTO）和碳纳米纤维（CNF）、或LTO和单层碳纳米管（SGCNT）的复合材料。据悉，采用CNF的锂离子电容器实现了约为原双电层电容器3倍的能量密度，采用SGCNT的锂离子电容器实现了约为原双电层电容器4.5倍的能量密度。
直井的研究室发现采用超速离心处理技术后，可以让碳负载粒径非常小的金属氧化物，不仅可以作为电容器的负极材料，还开始试用于锂离子充电电池的电极材料中。例如，已经试制了将正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）和负极材料氧化锡（SnO2）分别内包在碳材料中的电极材料。据介绍，将LiFePO4内包在中空的碳材料中后，虽然LiFePO4的导电性非常低，但在60C（1分钟）放电时实现了131mAh/g的比容量。直井的研究室认为，通过将LiFePO4内包在碳材料中，可以形成导电网络，并提高输出功率。
负极材料方面，在碳材料中内包了虽然有望提高容量、但由于充放电时的体积变化而导致此前充放电循环寿命较短的SnO2。利用在该负极材料与正极材料中使用钴酸锂（LiCoO2）的电池单元进行了试验，结果发现800次循环以后比容量仍为693mAh/g，未出现容量劣化。直井认为，“SnO2和碳的比例很重要，如果将该比例控制在某一范围内，800次循环后SnO2中也不会出现裂缝等老化现象”。
此次的开发由直井研究室与该大学研究生院的“电容器技术讲座”（日本Chemi-Con赞助）承担。日本Chemi-Con将尽快考虑投产采用超速离心处理技术的高性能锂离子充电电池。
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