开发了一种“三维无纺布集电体”,以提高下一代锂离子电池中硅基活性材料的粘附性和导电性。

I-PEX株式会社(总部:京都府京都市,董事长兼执行董事:小西 玲仁,以下简称I-PEX)正在开发一种“三维无纺布集电体”,该集流体将通过提高硅基活性材料的粘附性和导电性,为提高下一代锂离子电池的性能做出贡献。

该技术的实际样品和技术说明材料将在2025年11月18日(星期二)至20日(星期四)在爱知县Wink Aichi举办的“第66届电池研讨会暨展览会”的I-PEX展位(6楼15号)展出。

“三维无纺布集电体”(左:镀铜产品,右:镀铝产品) “三维无纺布集电体”(左:镀铜产品,右:镀铝产品)

开发背景

近年来,为了提高下一代锂离子电池的容量,人们期望采用理论容量是石墨基活性材料十倍以上的硅基活性材料。然而,硅基活性材料在充放电过程中体积变化约为石墨基活性材料的四倍。这意味着通常用作负极集流体的铜箔存在一个问题:在电池反复充放电过程中,活性材料的膨胀和收缩会导致铜箔从集流体上脱落。这阻碍了硅基活性材料的应用进展。

为了解决这个问题,I-PEX利用其在连接器业务中通过连接器一体化生产积累的表面处理技术和专业知识,开发了一种“三维无纺布集电体”,该集电体具有三维表面结构和空隙,其正极采用铜,负极用铝,通过对非织造布进行表面处理制成。

“三维无纺布集电体”的放大图 “三维无纺布集电体”的放大图
无纺布上的碳纳米管复合材料镀层 无纺布上的碳纳米管复合材料镀层

“三维无纺布集电体”的特点

这种“三维无纺布集电体”有望改善下一代锂离子电池中硅基活性材料的粘附性和导电性等问题,从而有助于提高电池性能。

  • 非织造布的复杂而灵活的结构将活性材料固定到位,防止硅基活性材料的膨胀和收缩引起的剥离。
  • 无纺布的金属化处理可确保集流体具有较高的比表面积和与铜箔相当的导电性。
  • 导电无纺布在活性材料层内形成导电通路,提高了活性材料的利用率。
  • 采用树脂无纺布作为基材,使集流体重量减轻。
“三维无纺布集电体”的横截面 “三维无纺布集电体”的横截面

“三维无纺布集电体”的循环测试结果

三维无纺布集电体循环测试结果 三维无纺布集电体循环测试结果

本测试采用一种正极含硅量超过65%的锂离子电池原型,该电池使用一种通过在非织造布上镀铜制成的“三维无纺布集电体”,并在300次充放电循环后对其性能进行了比较。与参考铜箔相比,结果表明,“三维无纺布集电体”能够将活性物质固定在金属化非织造布纤维内,从而提高电池的循环性能。此外,该电池与溶剂型粘合剂也具有良好的兼容性。

Cell Laminate Cell/Electrode (One side)
Cathode LiCoO2 type
Anode Pure Si type (Anode Capacity: ca. 2800 mAh/g)
Separator Al2O3 Coated PE, 12 μmt
Electrolyte 1.2M LiPF6 in EC/EMC/DMC/FEC +Additives
Cell Capacity 25 mAh (2.1 mAh/cm2)
Cycle Condition [Temp.] 25 ℃
[Charge] 0.5 C_4.2 V CC/CV 0.05 Ccut_Rest: 10 min.
[Discharge] 0.5 C_CC 2.5 Vcut_Rest: 10 min.
*0.2 C/0.2 C for every 50 cycles

“三维无纺布集电体”的规格

基质类型 PET或PBT*1
厚度,基重 厚度:150-180μm,重量:35-50g/m2*1
金属化类型 正极:铝;负极:铜*2
添加碳纳米管 我们拥有专利的CNT复合镀铜技术可以将CNT附着在纤维表面
  • *1
    请求可以考虑
  • *2
    如有需要,也可考虑使用镍、锡和贵金属等其他材料。

下载产品目录

展览概览

“三维无纺布集电体”将在2025年11月18日星期二至11月20日星期四在Winc爱知举办的“第66届电池研讨会展览会”上展出。

日期 2025年11月18日(星期二)至20日(星期四)
场地 Wink Aichi(名古屋市中村区)
我们的展位号:6楼15号
展品内容 “三维无纺布集电体”

关于I-PEX的能源解决方案业务

I-PEX公司开发了“RENERATH”系列储能系统,该系统可重复利用电动汽车的废旧锂离子电池组。通过将废旧电池组与物联网技术相结合,该公司旨在通过储能系统提供可持续、安全可靠的能源供应。作为能源解决方案领域的一项新举措,该公司目前正在为下一代锂离子电池组开发“三维无纺布集电体”

关于I-PEX株式会社

I-PEX代表“制造业解决方案专家致力于为全球市场带来灵感和惊喜,创造价值。公司前身是成立于 1963 年的精密模具制造商“第一精工”,I-PEX 至今已创造了众多世界首创的独特产品和解决方案。目前,公司业务涵盖五大领域:“连接器”、“代工生产(汽车零部件和电子结构性零部件)”、“模具及设备”、“ MEMS代工”和“能源解决方案”。I-PEX 不断拓展其前沿技术,与全球客户携手,共同引领数字化社会迈向新时代,创造激动人心的价值。

公司名称
I-PEX株式会社
代表人
董事长兼执行董事 小西 玲仁
地址
京都市伏见区桃山町根来12番地4 612-8024
设立
1963年7月10日
資本金
109.68亿日元(截至2024年12月31日)
事業内容
  • 连接器业务
  • 代工生产服务(汽车零部件和电子结构性零部件)
  • 模具、设备业务
  • MEMS生产代工业务
  • 能源解决方案业务
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