村田与斯坦福大学联合开发“多孔集流体”电池最大输出可达传统产品4倍

村田与斯坦福大学联合开发“多孔集流体”电池最大输出可达传统产品4倍

株式会社村田制作所（以下简称“村田制作所”）与斯坦福大学联合研究，领先开发出了可大幅增加锂离子二次电池输出的“多孔集流体（PCC）”（以下简称“本技术”），将本技术应用到锂离子二次电池后，其最大输出相当于传统集流体的4倍。

实现最大可达传统锂离子二次电池4倍的输出和超快速充电

在传统的锂离子二次电池中，为了增加容量而增加电极厚度，锂离子在电极内移动距离变长，导致电阻增加且降低了电池输出。此次，村田制作所开发出了将锂离子移动距离缩短到传统产品一半的技术。将本技术应用于锂离子二次电池后，将为锂离子创造一条新路径，电阻值将减半，流过的电流可增加到原来的2倍。因此，与使用传统集流体相比，最大可以产生四倍的输出，而充电时间反而缩短至四分之一。

同时实现锂离子二次电池的高输出化和轻量化

传统的锂离子二次电池使用铝箔或铜箔作为集流体，通过用本技术替代它们，可以使电池变得更轻。据推算，如果将多孔集流体导入圆柱形电池单元，重量将减少10%左右，单位重量的能量密度将增加10%左右。

提高锂离子二次电池的安全性

采用本技术的锂离子二次电池使用树脂作为集流体的一部分，因此即使在发生短路时也不易发生热失控，有望提高电池的安全性。

广泛加速设备电气化

传统的锂离子二次电池有2种类型: “圆柱形”和“叠层型”。本技术在2种类型中都能使用，因此可以广泛用于使用锂离子二次电池的设备。此外，电池越大，使用本技术的效果就越好，因此，可以实现迄今为止未能实现的大容量锂离子二次电池的高输出化和快速充电。也就是说，除了传统的电动工具和电动汽车之外，人们对无法用锂离子二次电池应对的大型公共汽车、卡车和飞行设备等的电动化期望也越来越高。

村田制作所将通过将本技术应用到锂离子二次电池，实现前所未有的高输出和超快速充电，从而实现效率更高的能源社会。此外，他们还将通过使用高输出锂离子二次电池实现以前不得不依赖化石燃料的大型动力源的电动化，为实现碳中和社会做贡献。

参考文献：
Yusheng Ye, Rong Xu, Wenxiao Huang, Huayue Ai, Wenbo Zhang, Jordan Otto Affeld, Andy Cui, Fang Liu, Xin Gao, Zhouyi Chen, Tony Li, Xin Xiao, Zewen Zhang, Yucan Peng, Rafael A. Vila, Yecun Wu, Solomon T. Oyakhire, Hideaki Kuwajima, Yoshiaki Suzuki, Ryuhei Matsumoto, Yasuyuki Masuda, Takahiro Yuuki, Yuri Nakayama & Yi Cui, “Quadruple the rate capability of high-energy batteries through a porous current collector design”, Nature Energy 9, 643–653 (2024)。

图像提供：斯坦福大学