產品特性:

• 具備60.80Wh/kg的能量密度
• 功率密度達到了可在幾分鍾內完成充放電的7000W/kg
• 充放電周期特性出色

應用範圍:

• 高密度精細膜的製作

日本Eamex（總部：大阪府吹田市）開發出了采用導電性高分子膜的蓄電元件，不僅具備60.80Wh/kg的能量密度，而且功率密度達到了可在幾分鍾內完成充放電的7000W/kg（圖1）。功率密度超過雙電層電容器（EDLC），能量密度“與電動汽車（EV）使用的鋰離子充電電池（LIB）相當”（Eamex代表董事瀨和信吾）。如果能夠實用化
，便有望實現能夠快速充放電的電池。而且充放電周期特性出色，該公司的評測結果顯示，反複充放電1萬次以上後，性能劣化較小，使用壽命較長（表）。


提高正極的靜電容量

Eamex將該蓄電元件稱作“電容器電池”，其最大特點是正極采用了聚吡咯（Polypyrrole）、聚噻吩（Polythiophene）及聚苯胺等導電性高分子膜。負極采用混合有（預注入）鋰離子的碳類材料，將正負電極與電解液一同封裝*1。也就是說將鋰離子電容器（LIC）的正極換成了導電性高分子。電解液與現有EDLC相同，也是含有四氟化硼離子（BF4-）的有機溶劑。

*1 試製時還製造了負極采用金屬鋰箔的產品。

電容器電池正極的充放電原理與EDLC相似。充電時，電解液中的負離子BF4-被吸引到正極的導電性高分子膜

，而放電時則由正極釋放出BF4-，並使其向負極移動（圖2）。與通過鋰金屬氧化物的化學反應來授受電子的LIB極為不同。而且負極與EDLC不同
，通過讓正離子Li+進入負極材料夾層來進行電子交換。這一點與LIB或LIC相同。

電容器電池通過讓BF4-進入膜狀導電性高分子內部實現了高容量。盡管離子吸附在多孔活性炭表麵的EDLC也采用同一原理，但單位體積的容量較小。而且LIB通過鋰金屬氧化物的化學反應來交換電子。該圖由《日經電子》根據Eamex的資料繪製。

LIB的電子隨著正極中鋰金屬氧化物的化學反應而移動，因此充放電需要一定時間。而電容器電池或LIC是隨著離子的移動來交換電子的，因此反應很快。因而可實現幾分鍾～10分鍾左右的高速充放電。

而且，電容器電池的能量密度遠遠高於LIC的15.20Wh/kg。正如後文將要介紹的那樣

，這是因為正極的靜電容量較高。

一般來說

，電池或電容器單元的能量與電壓的2次ci方fang及ji靜jing電dian容rong量liang成cheng正zheng比bi。單dan元yuan的de靜jing電dian容rong量liang用yong正zheng極ji與yu負fu極ji靜jing電dian容rong量liang倒dao數shu之zhi和he的de倒dao數shu來lai表biao示shi，因yin此ci提ti高gao正zheng負fu極ji的de靜jing電dian容rong量liang就jiu能neng提ti高gao能neng量liang密mi度du。

高能量密度電容器方麵，有的LIC已開始實用化。LIC通(tong)過(guo)預(yu)注(zhu)入(ru)鋰(li)離(li)子(zi)來(lai)提(ti)高(gao)負(fu)極(ji)的(de)靜(jing)電(dian)容(rong)量(liang)。而(er)電(dian)容(rong)器(qi)電(dian)池(chi)除(chu)了(le)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)之(zhi)外(wai)
，還(hai)通(tong)過(guo)采(cai)用(yong)導(dao)電(dian)性(xing)高(gao)分(fen)子(zi)提(ti)高(gao)了(le)正(zheng)極(ji)的(de)靜(jing)電(dian)容(rong)量(liang)。而(er)且(qie)
，電(dian)壓(ya)為(wei)與(yu)LIC同等的4V左右。因此
，可獲得數倍於LIC的能量密度。

電容器電池的正極由直徑約0.5nm的超細導電性高分子變成膜狀之後形成。此次試製的電容器電池單元在作為集電體的30μm厚鋁箔表麵生成了50μm厚的導電性高分子膜。由於負離子可進入並吸附在高分子膜內部，因此可獲得較高的靜電容量。

通過采用自主成膜技術實現

Eamex的de瀨lai和he表biao示shi，此ci前qian也ye有you人ren提ti出chu過guo將jiang導dao電dian性xing高gao分fen子zi膜mo作zuo為wei電dian極ji材cai料liao的de想xiang法fa
，但dan因yin無wu法fa製zhi作zuo出chu可ke用yong作zuo電dian極ji且qie具ju有you柔rou軟ruan性xing的de膜mo，最zui終zhong未wei能neng實shi用yong化hua。Eamex擁有采用電解聚合法*2形xing成cheng導dao電dian性xing高gao分fen子zi膜mo的de技ji術shu，因yin此ci可ke製zhi作zuo出chu用yong作zuo電dian極ji的de高gao密mi度du精jing細xi膜mo。其qi實shi

，該gai公gong司si本ben來lai就jiu一yi直zhi開kai發fa使shi用yong導dao電dian性xing高gao分fen子zi膜mo的de致zhi動dong器qi，因yin在zai此ci過guo程cheng中zhong發fa現xian這zhe種zhong高gao分fen子zi膜mo可ke用yong作zuo電dian極ji材cai料liao，於yu是shi開kai發fa出chu了le電dian容rong器qi電dian池chi。

*2 電解聚合法：通過施加電壓，利用氧化還原反應合成物質的方法。

瀨和表示，此次的電容器電池在成本方麵同樣優於LIB。與正極使用鋰金屬氧化物的LIB相比，Eamex公司的導電性高分子膜可采用基於電解聚合法的卷對卷工藝製造。其中，通過采用廉價的聚苯胺（Polyaniline）“大幅降低了成本”（瀨和）。但負極需要預先為碳類材料注入鋰離子，這部分需要花費成本。使用金屬鋰時也比LIB使用活性炭造價高。估計進行成本比較時需要綜合考慮這一點。

據Eamex介紹，該公司已開始向大型電池廠商等提供樣品，這些專業廠商在評測產品性能時獲得了與該公司同等的結果。Eamex打算在2011年年內建成生產導電性高分子膜的試驗工廠
，加緊向電池廠商等樣品供貨用來試製產品的正極材料*3。（記者：吉田 勝，《日經製造》）

*3據Eamex介紹，中國電池廠商也表現出了濃厚的興趣。