實現「具備耐燃性之高能量密度鋰離子二次電池」

半導體能源研究所（總部：神奈川縣厚木市，董事長兼CEO：山崎舜平，以下簡稱SEL）針對消費性電子產品用途的鋰離子二次電池，進行了釘刺測試的安全性驗證實驗。本次驗證採用了SEL新開發的正極活性物質材料——鎳添加鈷酸鋰（以下簡稱LCNO™）。藉此，實現了既具備耐燃性又擁有高能量密度的鋰離子二次電池。SEL此次開發的LCNO™電池，在不損及鈷酸鋰（LCO）電池原有高能量密度的前提下，成功提升了耐燃性能。在安全性測試之一的釘刺測試中，試作的LCNO™電池未發生起火，電池表面亦無溫度上升，證實未發生熱失控。此外，與市售LCO產品相比，LCNO™的正極材料放電能量密度（單位重量）有所提升。LCNO™所具備的結構穩定性在實現此性能方面發揮了重要作用。眾所周知，作為正極活性物質的LiCoO₂（LCO）會因反覆充放電而劣化。一般的LCO在充電時會發生相變轉為H1-3相，導致CoO₂層錯位，無法在放電時恢復原狀。SEL新開發的LCNO™透過在LCO中添加鎳（Ni）與鎂（Mg），使Ni與Mg進入層狀岩鹽結構LCO的鋰（Li）位點，支撐住CoO₂層，經確認即使在充電狀態下，層狀岩鹽結構也不會崩塌。透過XRD測量證實，LCNO在4.6V以上的高電壓充電狀態下，不會轉變為H1-3相，而是轉變為與O3相不同的結晶結構（O3'相）。我們深信，此次開發成果將能為實現無起火事故的安全、安心社會做出貢獻。