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(本社:京都府京都市、代表取締役社長執行役員:小西 玲仁、以下 I-PEX)は、次世代のリチウムイオンバッテリーにおいて、シリコン系活物質の密着性や導電性を改善することでバッテリーの性能向上に貢献する集電体「三次元不織布集電体」を開発中です。

本技術の実物サンプルおよび技術解説資料を、2025年11月18日(火)から20日(木)に愛知県・ウインクあいちで開催される「第66回電池討論会 併設展示会」の I-PEX ブース(6F No.15)で展示します。

“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)

发展背景

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。

I-PEXは本課題を解決する手段として、コネクタ事業におけるコネクタ一貫生産で培った表面処理技術やノウハウを活用することで、不織布に負極向けの銅や正極向けのアルミニウムによる表面処理を施した立体的な表面構造や空隙をもつ「三次元不織布集電体」を開発しました。

“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/ ​ ​*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。

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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”

I-PEXのエネルギーソリューション事業について

I-PEXは電気自動車の使用済みリチウムイオンバッテリーをリユースした蓄電池システムシリーズ「RENERATH(リネラス)」を展開。リユースバッテリーとIoT技術を組み合わせ、持続可能で安心・安全な蓄電池によるエネルギー供給を目指しています。「三次元不織布集電体」はエネルギーソリューションにおける新たな取り組みとして、次世代のリチウムイオンバッテリーに向けた開発を進めています。

I-PEX株式会社について

I-PEXは、グローバル市場で閃きや驚きという価値を提供する「ものづくりソリューションエキスパート」を意味します。1963年、精密金型メーカーの「第一精工」として誕生。以来、数々の世界初や独自の製品、ソリューションを産み出してきました。現在は「コネクタ」「製造受託(自動車部品及びエレクトロニクス機構部品)」「金型・設備」「MEMSファウンドリ」「エネルギーソリューション」の5つの事業分野を展開。「最・尖端を、世界へ」拡げることで、次代を切り拓く世界のあらゆるお客様とともに、デジタル社会の心躍る価値創造に貢献します。

公司名称
I-PEX株式会社
代表人
董事长 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
注册资金
109.68亿日元(截至2024年12月31日)
业务内容
  • 连接器业务
  • 代工生产业务(汽车零部件及电子机构零部件)
  • 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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# 蓄電池システム