鋰離子電池能量密度的發展歷史 (上)
Development history of Li-ion Batteries from the viewpoint of energy density – Part 1
- 2020/11/04
- 2476
- 94
自從西元2000年前後手機、數位相機與筆記型電腦之普及並由鎳氫/鎳鎘電池轉用鋰離子電池後,人類的生活開始與鋰離子電池密不可分;而後更是在電動工具、平板電腦、行動電源等被大量使用;而經長期的佈局與發展後,電動汽、機車(xEV、e-scooter)與儲能應用(ESS)更是為未來10年的鋰離子電池需求開啟了巨量的大門。從第一顆量產品迄今的30年內,鋰離子電池(芯)的能量密度也隨著材料的開發與製程工藝上的進步,變成當初的3倍之高,雖然這樣的成長幅度不似半導體產業近20年飛躍式的進展,但仍是累積了正、負極材料廠與電芯廠的許多努力才有今日的成果。故本文也針對過去30年的鋰離子電池能量密度變化進行探討,期能讓此領域內的研究人員對過去有更多的瞭解並對未來開發有更多的想法。
【內容大綱】
-
一、鋰離子電池能量密度的變化分野
- (一) 1991~1997年的能量密度變化
- (二) 1998~2007年的能量密度變化
- (三) 2008~2012年的能量密度變化
【圖表大綱】
- 圖一、1994~2008年18650尺寸之電芯能量密度變化
- 圖二、1992~2005年18650尺寸之電芯容量與負極材料特性及使用主流變化
- 圖三、2007年日本負極大廠之產品特性表
- 圖四、日、韓五大廠之高容量18650電池(2.6~3.0 Ah)設計概要(2007年時)
- 圖五、韓系S公司之高容量18650電池(2.6~3.2 Ah)設計變化
- 圖六、韓系L公司之高容量18650電池(2.2~3.2 Ah)設計變化
- 圖七、韓系L公司之3.6 Ah 18650樣品電池充、放電曲線及25、45℃循環表現(2010)
- 圖八、日商Maxell於2010年4月發表其添加SiOx負極的電芯設計
- 圖九、日廠Sanyo對18650 12 Wh電芯 (石墨負極或添加矽材負極)的電芯方案
- 圖十、電芯廠利用機構改變來達到提升jellyroll有效空間的做法
- 圖十一、利用功能性塗層搭配更薄的傳統隔離膜來增加活性物質使用空間之設計