能以粉末、薄膜等形态供货

     日本栗田工业公司开发出了可抑制锂离子电池劣化、还能防止电池起火的新材料“EPSIGUARD KC”。已有亚洲知名电池厂商向该公司下了量产订单，该公司也由此开始涉足锂离子电池市场。目前该材料已开始供货。

       在开发锂离子电池的过程中，抑制劣化和防止起火一直都是重要课题。尤其是用于汽车及定置等用途的大型产品，劣化和起火会直接导致危及人命的重大事故。因此，各电池厂商为此也绞尽脑汁采取各种措施。

       栗田工业开发的EPSIGUARD KC是在分子聚合体或拥有空穴的分子（主分子）中以一定比例掺入其他分子（客分子），形成了特定晶体结构的包合物。开发品是粒度（d90^*）为5μm的白色粉末状无机物。此外，该公司还能提供将其加工成棒状的产品以及混入聚乙烯（PE）及聚丙烯（PP）等材料制成的片材等。

^*d90：粒度分布单位之一，累计粒度分布百分数达到90％时所对应的粒径。

3倍的气体吸附性能

       EPSIGUARD KC有两种功能。一种是在电池内部放入该材料，使其吸收电池内产生的气体。随着充放电的进行，锂离子电池的电解液会产生二氧化碳，这可能会造成电池内的压力升高，导致电池发热及破裂，是电池劣化的原因之一。

       栗田工业使用一种与锂离子电池的喷出气体成分相似的混合气体，对这种新材料进行评估，结果发现，与沸石及活性炭等其他吸附剂相比，该材料发挥出了3倍以上的吸附能力（图1）。吸附CO₂（导致电池劣化的主要原因）及CO的能力尤其出色。

       通常，在锂离子电池制造过程中，“老化”工序必不可少，该工序是在加工成电池状态之后进行充电，并在充满电的状态下放置一定时间。老化之后是排气工序，即打开电池单元盖放掉气体。这样做是为了从电池单元内部排出电池首次充电及老化工序中产生的CO₂等。

       如果在电池单元内部配置EPSIGUARD KC，就可以省去排气工序（图2）。即使电池长期使用，也能防止因产生气体而导致的劣化，从而可提高电池寿命。据栗田工业介绍，已采购EPSIGUARD KC的电池厂商也是将其用于吸收电池产生的气体。这家电池厂商在电极材料中混入了该材料。

       1克EPSIGUARD KC可吸收大约90mL的CO₂。栗田工业介绍称，如果与正极材料混合，“可以（按质量比例）混合百分之几的EPSIGUARD KC，不会影响导电性”。价格方面，以容量为50Ah的电池单元为例，“只要能确保用量，估计上涨的成本可控制在几日元左右”。
 

 

 EPSIGUARD KC的另一种功能是降低热失控等异常情况下释放出来的可燃性气体的温度，从而防止电池起火或冒烟。该材料可通过分子间作用力来包合水，达到一定温度就会放出水，因此可使气体冷却至燃点以下。栗田工业设想的使用方式是在电池组的安全阀及排气口上配置该材料。

       为了验证该材料的效果，栗田工业实施了起火实验（图3，实验视频）。采用容量为1.1Ah的电池，验证了有无EPSIGUARD KC或用量不同而产生的起火差异。不使用该材料时，喷出气体的温度高达199℃，并导致电池起火^注2）。而使用5克EPSIGUARD KC时，喷出气体的温度降低到了55℃。

       不过，每1Ah电池使用4克EPSIGUARD KC的话，会导致电池重量大幅增加。比如，用于配备24kWh电池的日产纯电动汽车“LEAF”（聆风）时，会导致重量增加约24kg。对于这一问题，栗田工业表示，“使用能将导致起火的高温铝烟灰和铜烟灰分离的机构，就可以减少EPSIGUARD KC的用量”。（来源：日经BP社） ■日文原文