东芝开发出不易燃、安全性更高的新型锂电池

东芝开发出不易燃、安全性更高的新型锂电池

解决锂电池电解液易燃问题

东芝近日宣布开发出可在零下 30℃温度下使用的水系锂离子二次电池（以下简称“水系电池”），使用水作为电解液，即使在外部因素引起火灾时也能确保安全，因此该产品作为安全的未来电池被赋予很高的期望。此外，它还具有寿命长的优点，可充放电达 2,000 次以上。

今后，东芝将进一步推进水系电池的研发工作，争取早日提出样品方案。

2015 年，全球共 196 个国家和地区签署了应对气候变化《巴黎协定》：到本世纪末将全球气温升幅控制在工业化前水平 2℃以内，并努力将气温升幅控制工业化前水平在 1.5℃以内；全球尽快实现温室气体排放达峰，并在本世纪下半叶实现温室气体净零排放。

中国也宣布将采取更加有力的政策和措施，力争在 2030 年前二氧化碳排放量达到峰值，并在 2060 年前实现碳中和。

为实现这一目标，需要提高非化石能源在能源消费中的占比。其中，可再生能源发电系统是脱碳社会的主角，全球都在积极引进此类系统。然而，与化石燃料相比，可再生能源的输出功率因时间条件和气候条件引起的波动较大，因此，有必要通过与固定式大型蓄电池一起使用，以调节输出功率的波动现象，实现电力的稳定供应。

水系锂电池

能量密度优异的锂离子二次电池(锂电池)是理想的蓄电装置，但是“如何提高其安全性？”仍是目前面临的一大难题。以往的锂电池为保持 3.7V 以上的高电压，在电解液中使用可燃性有机溶剂，因不符合消防规范而难以在楼宇中安装。

而东芝新研发的水系锂电池在安全性方面做到了“双保险”。一，电解液使用的是不可燃的水溶液；二是东芝 SCiB™锂电池产品的负极使用的材料并非石墨，而是不可燃的“钛酸锂”(LTO)。所以该电池不易燃，不属于《消防法》规定的危险品，因此，可安装于住宅区附近和办公楼内，有助于大型蓄电池的普及。

东芝水系锂电池的技术突破

到目前为止，水系电池面临的一个难题是，在长时间使用后，由于水溶液出现电解反应，导致充放电反应无法进行。为此，东芝的研发人员采用了独特的电池结构：采用锂盐浓度高的高浓度电解液与固体电解质隔膜的组合，防止氢离子（水）从正极侧向负极侧移动，从而抑制了水溶液的电解反应（图 1），实现了约 2,000 次以上的充放电寿命，是现有技术的 10 倍（图 2）。

同时，作为水系电池，其电压可以达到 2.4V。由于使用了低温下不会结冰的水溶液，即使在零下 30℃温度下也可以充放电。在电解液中使用水这一举措，不仅可以提高安全性，而且生产设备也能随之简化，从而降低成本。