高新电池材料技术融合实例-昭和电工
天利生物提金技术通过鉴定
现代材料动态
２０ 年 第 １ 期 ０４ ０
在此之前俄罗斯的研究小组曾发现，通过高温高压合成的金刚石微粒子在绝对温度 ２ ．Ｋ ３
时，成为超导材料。但 由于是微粒子，很难应用于开发新元件 ，而添加硼后生成的金刚石
薄膜超导材料更适于工业应用。 金刚石由碳原子构成，一般不导电，纯净的金刚石是良好的绝缘体。如果在金冈 中 炻 掺入少量的硼或者氮，它就会变成半导体。由于金刚石半导体体积小、耐高温，它在电子 或光电子元器件制造方面具有得天独厚的优势。
际领先水平。
我国的难处理金矿 资源广泛分布于西南和东北等地区。此类矿石采用常规选冶技术处
理 ，金的回收率一般只有 １ ■６％，无法被工业利用。针对难处理金矿石主要有焙烧氧 ０ ０
化、压热氧化和生物氧化三大预处理工艺，其中，生物氧化提金工艺以其投资少、成本低、
操作简单、对环境污染轻等优点越来越受到人们的重视。从上世纪 ８ ０年代到目前为止，国
昭和电工开发成功耐热 ７０ ０℃的热电半导体材料
昭和电工开发成功了耐热温度达 ７０ ０℃的热电半导体材料。这是一种名为方钴矿的 Ｌ． ａ Ｆ．ｂ ｅＳ 类材料。计划 ２０ 年开始使用这种材料，批量生产热电转换模块，２ １ ０８ ００年预计销售
额可达 ２ 亿 日 。 ０ 元
有关高耐热温度的热电半导体材料的开发在全球范围非常活跃。过去的 Ｂ．ｅ类材料 ｉ Ｔ 的极限耐热温度为 ０ ℃左右。在日 ３０ 本国内，宇部兴产和东芝于 ２０ ０４年春分别发表了耐热
本田开发成功了配备小型质轻燃料电池系统的燃料电池摩托车。燃料电池系统采用该
公Hale Waihona Puke ２０年ｌ月公开的可在零度 以下起动的燃料 电池 “ ｏｄ Ｃ ＳＡ Ｋ ，为了达到最适 ０３ ０ Ｈ ｎａＦ Ｔ Ｃ ”
昭和电工正式量产 VGCF-X等级纳米碳管-VGCF-X项目介绍
2009年5月4日昭和电工正式量产VGCF-X等级纳米碳管昭和电工与美国HYPERION公司合作将纳米碳管进一步推广进树脂合成物用途领域。
昭和电工已开发出新一等级的纳米碳管：VGCF-X。
并计划在日本的大分再兴建一个工厂，产量将达到400吨/年。
【树脂合成物用纳米碳管VGCF-X的特点】昭和电工运用独自的催化技术和合成技术开发出VGCF-X。
VGCF-X是世界最高水平导电性能和分散性的碳纳米管，昭和纳米碳管只需用以往炭黑或碳化纤维添加量的1/5-1/10即可达到给予树脂(原先)相同的导电性。
生产半导体和硬盘的无尘室室内，为了防止传送零件被污染和保持空气清洁程度，通常都会使用带有导电性能的树脂做成的零件包装搬运器具以防止静电产生。
最近伴随半导体的精细微小化以及硬盘的高密度化，对包装搬运器具也就有了更高的性能要求，所以添加量极少即可带来稳定性极高的导体材料VGCF-X获得了客户的高度评价和青睐。
除此之外VGCF-X的特性在轿车领域的树脂制品和涂料用途中也得到广泛好评。
【与美国HYPERION公司合作】昭和电工与在纳米碳管复合材料领域中对材料、用途等拥有多项专利的美国HYPERION公司签订了专利使用许可协议，拥有世界先进纳米碳管的量产化技术和品质设计的昭电工与在复合材料领域具有相当业绩的HYPERION公司的合作对确立昭和纳米碳管在国际上的主导地位具有深远影响。
为了客户的方便昭和电工与HYPERION公司达成部分产品整合购买协议并与HYPERION公司共同进行研究开发。
【VGCF-X量产设备概要】昭和电工正在日本大分工厂内新建量产设备并同时用活已有成熟设备，正构建世界最高水平竞争力的生产体制。
扩产动工：2009年3月开始量产（预定）：2010年初设备设置场所：昭和电工大分工厂内年产能力：年产400吨【昭和电工纳米碳管事业之历程】昭和电工在信洲大学远藤守信教授（纳米碳管发明者）指导下，于1982年开始研发VGCF，历经十数年终于在1996年开始正式量产，年产量为20吨，基本上作为提高锂电池的耐久性（循环次数）、倍率性等性能的添加剂使用，2007年的年产量已经达到100吨。
通过化学的力量实现梦想具体化SHOWADENKO!-昭和电工
24 25
26
27 23
28
˔23 照明
ɾLED ɾ有机EL(表面照明) P.8
˔24 眼镜
ɾ丙烯基酯树脂(镜片)
˔25 打印机
ɾ激光打印机用铝质气缸
5 昭和电工 CSR报告2012
˔26 电脑
ɾ电熔氧化铝(电子元件) ɾ氧化铝(电子元件) ɾ硬盘 P.9 ɾ乙烯基酯树脂(阻焊层) ɾ稀土磁铁合金(硬盘驱动器) ɾ氢氧化铝(阻燃剂) ɾ电池用部件(锂离子电池) ɾLED(背光灯)
1
合并结算子公司 42个
合并员工人数 11,542人
合 并 业 绩 销售额ɿ8,542亿日元
营业利润 474亿日元
3
本期净利 170亿日元
6 8
主要产品、商品
˔石油化学事业部门 (石油化工基础产品、有机化学产品)
˔化学品事业部门 (工业用气、工业药品、高性能化学品、合成橡胶产品、 半导体产业用的高纯度气体及药品)
˔2 火箭发射台
ɾ液体氢(火箭燃料) ɾ液体氧(火箭燃料)
˔3 金属加工制造厂
ɾ电熔氧化铝(磨削用磨粒)
˔4 电炼钢炉
ɾ石墨电极 P.10
3 昭和电工 CSR报告2012
˔5 气体制造厂
ɾ热交换器(气体蒸发机)
˔6 风力发电厂
ɾ稀土磁铁合金(电动机) ɾSiC(功率器件) P.8 ɾ高纯度铝箔
(电容器用材料)
˔34 家具、室内材料
ɾ氯丁二烯 (沙发泡沫用粘合剂原料)
ɾEVA乳胶 (烯烃胶合板粘合剂原料)
˔35 游戏机
ɾ氧化铝(散热材料) ɾ电池用部件(锂离子电池)
通过化学的力量实现梦想“具体化”。
SHOWA DENKO!
昭和铝塑复合膜
集电体用铝箔、铜箔 昭和电工进口铝箔，厚度规格为12～20μ厚，产品均一性好，拉伸强度大，易上浆，残油及杂质少，质量稳定，占全球电池行业约50%市场份额。进口铜箔厚度规格为7～15μ，产品均一性好，拉伸强度大，易上浆，残油及杂质少，质量稳定。 在日本各材料厂家直接经营指导下，我司在价格、售后服务、技术支持上具有独一无二的优势，全心全力为聚合物锂离子电池事业的发展贡献微薄之力。
1、防潮、隔氧、防锈、防热辐射、抗静电、卫生、遮光等性能强。
2、的附加值。
4、运输成本低。
5、强度高，抗冲击能高，不易破损，不易泄漏。
公司提供多种厚度规格(CPP层厚度30μ、40μ、80μ等)和宽度规格(80mm—680mm)之产品，冲深延展好、热封强度高，不易导致弯角部分的隐性龟裂而保障电池不易胀气。中国国内铝塑膜市场份额达到８０％以上，涵盖了绝大部分聚合物厂家．
负极材料—SCMG—A系列 SCMG系列产品为人造石墨负极材料，该材料在目前世界石墨最高煅烧温度3200～3300℃条件下经过1个月左右的煅烧然后缓慢降温结晶，「结晶程度高」「一致性好」「循环优良」「大倍率功效卓越」等特点显著。针对电池的不同应用领域我们提供多种性能倾向不同的负极材料∶有针对大电流高倍率的，电池可以做到30C放电；有针对容量高循环好的等等。例如SCMG—AH，是一款在水系和有机体系中均能使用的高倍率材料，在量产的聚合物13000mAh电池上测得的数据为:20C放电容量是0.2C的95％，在1C充电18C放电的情况下循环500次容量保持在93％等等；再比如SCMG—AO适用于高容量循环好的民用中小电池上，使用中电池的克容量达到350mAh/g以上，循环500次容量保持率为85%以上，具有很高的性价比，国内客户运用效果佳。 **聚合物电池用极耳** 引进日本技术和原材料，在上海合资合作生产，工厂通过ISO9001质量体系认证，拥有一个实力过硬的研究队伍。独家授权采用最先进的昭和电工产CPP单组分多融点材料和进口的铝金属，加上环保的表面处理技术，所产极耳弯折强度高、耐电解液性能强、质优价廉，得到业内广泛认可，并且远销韩国台湾等知名聚合物锂电厂商，已出货的1亿多对极耳没有一例因极耳问题导致电池胀气或漏液的投诉。国内市场份额第一，和昭和铝塑膜配合性能更优越。
纳米与粉体材料
２０ ０ ８年前 ｐ ｔｏ ｒｓ ｅ ｒ ｂ ａ 将在 巴西建成 首个氢燃料项 目
巴西 国家 石油 公 司 Ｐ ｔｏｂ ａ ｅ ｒ ｓ燃 气 和能源 部 门相 关 ｒ
不 过据巴 家 学院 ｆ ） 关 人员 西国 技术 （ Ｔ） 研究 称， Ｎ Ｎ 巴 西 推广 燃料 需 ５ 或更 时间 （ 汽配 要 氢 可能 要１ 年 长的 。 中国
２ ００７年 度 的生 产 能 力 将 由 目前 的 年产 ４ ０万 吨 增加 到 １ ０万吨 。 ０ Ｖ ＧＣＦ为直径 约 １ ０ ｍ 长度 约 １ 的管状 结构 。 ５ｎ ０ｕｍ
表面积 很大 的纳米 陶土来 替换大 量传 统填料 和玻 纤 ， 以实 现显 著减少 Ｓ ＭＣ质 量与厚 度 的 目标 。尽 管学 术研 究领域
这 种方 法的秘 密在 于溶液 里 的一 种双 分子物 质 。两个
美纳 米技术用于片装模 塑料项 目启动
位于 美 国俄 亥俄 州代 顿市 （Ｄａ ｔ ｎ）的国家 复合材 ｙｏ 料 中心 （ ＮＣＣ ）得到 了 １ ０万美元 的拨 款去 启动一 项计 ８ 划 ，即利用纳 米技术 改进 的片状 模塑料 （ ＭＣ ） Ｓ 制造零部 件。 这项计 划将初步 的应 用 目标 定位 于商 用车辆 与船舶市 场。Ｎ ＣＣ期 望通过 该计 划 的实施 ，在 未来 ３年 中可 以增
已经具 备制造 这种材 料 的实验规 模 的设备 ， 但他们 尚无制 造实 际零部 件 的能 力。他 说 ，ＮＣＣ将 利 用这笔 经费 扩大 设备规 模 ，以生产 出足量材 料 来成 型测 试用部 件 。
作 为导 电添 加剂在 锂离 子电池 的电极部 分添加 少量Ｖ Ｃ Ｇ Ｆ
时 ，可 以发挥 以下 功能 ：
世界 网 ）
日科学家研制出发光效率提升4倍的OLED材料
在 此之 前 ，研 究小组 也一 直在 开发 以同样 结构发 光 的 Ｏ Ｅ 材料 ，但 是必 需 照射特 殊 ＬＤ 的珈玛射线才行。本次，借着在材料制作时给予冻结 以去除空气等，使用一般 Ｘ 光机 的 ｘ 光 ， 即成 功 的令其 产 生绿 色发光 。 新 的 ＯＬ Ｄ 材料 ，虽 然 已经 确 认可 以利 用照射 Ｘ 光 而发 光 ；但是 直接 照射 放射 线毕 竟 Ｅ
２０ ０９年 第 ７ 期
随之，昭和电工大町业务所 （ 长野县大町市）的产能从 目前的 ｌ０ｆ Ｏ０ ￣，到 ２ １ ０２年将
提高到 ３ ０ｔ ００ ￣。目前 已着手增加部分产能，如改进该业务所的特殊高温石墨化炉以及追加 ／ 粉体加工设备等。预计将于 ０ 年 内完工。该公司还计划 ２ １ 年以后视需求情况进行投资。 ９ ００ 预计 ２ ０ －２ １ 年增强 Ｓ ＭＧ产能的设备投资总额约为 ２ 亿 日元。 ０ ９ －０２ － Ｃ Ｏ 昭和 电工计划 ２ １ 年 ０２ 将包括 Ｓ ＭＧ在 内的锂离子充电电池用碳材料的销售额扩大至 ８ 亿 日元。 Ｃ ０ Ｓ ＭＧ是利用该公司 自 Ｃ 主开发的粉体处理技术将碳原料加工成最佳形状， 再用特殊高温 石墨 化炉进 行热 处理 制成 的 负极 材 料 。 由于 提 高 了锂 离子 充 电 电池 的快 速放 电特 性和 周期 寿 命 ， 因 此 可 延 长 电 池 寿 命 。 系 利 用 在 研 发 用 作 锂 离 子充 电 电池 导 电 辅 助 剂 的 碳 纳 米 管 “ ＶＧＣ ”的过 程 中培 育 的锂 离 子充 电电池评 测技 术 ，和 在人 造石 墨 电极业 务 中积 累 的 自主 Ｆ 高温石 墨化 技术 开发 而成 。 我国福大研发出硅酸盐纳米复合材料 福 州 大 学材 料 科 学 与工 程 学 院 日前 研 制 出硬聚 氯 乙烯 （ＶＣＵ） Ｐ ． ／层状 硅 酸 盐 纳米 复 合
锂离子电池集流体功能化改性研究进展
锂离子电池集流体功能化改性研究进展作者：贾亚峰尚玉明王莉李建军何向明来源：《新材料产业》2016年第07期随着时代的发展，锂离子电池在应用市场上不断拓展。
人们对电池的大功率充放电、高安全性以及较长使用寿命提出了更高的要求。
集流体即锂离子电池中正负极所使用的箔材，自2010年以来，对集流体进行功能化涂层改性成为一种提高电池性能的有效途径。
一些制造企业，如德国汉高集团（简称“德国汉高”）、日本昭和电工株式会社（简称“日本昭和电工”）、上海中兴派能能源科技有限公司（简称“上海中兴派能”）等企业开发出了涂炭铝箔，这些功能化改性的集流体在一定程度上改善了电池的性能。
不同碳材料形成的功能化集流体对电池性能的提升程度也有所不同，本文将首先对集流体进行介绍，然后并对各种涂层功能化改性集流体的研究发展进行介绍，并进行简要评论。
一、集流体简介锂离子电池中，集流体指的是电池正极或负极用于附着活性物质的基体金属。
一般铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体。
集流体与活性材料相接触，起到将活性材料产生的电流汇集，对外进行大电流输出的作用。
由此可知，集流体和活性材料接触情况的优劣是影响电池充放电性能的重要因素。
锂离子电池正负极示意图见图1所示。
电池正极组成：①正极集流体：铝箔；②正极物质：活性物质、导电剂、粘结剂；③正极极耳：铝带。
电池负极组成：①负极集流体：铜箔；②负极物质：活性物质、粘结剂；③负极极耳：镍带。
事实表明，集流体作为锂离子电池中的重要组成部分，对电池电化学性能的发挥有着重要的作用。
二、应用现状1.集流体类别铝箔主要以轧制的方法制备而成，其分类方法主要是按照杂质种类及含量分类，锂电用铝箔主要有1系、3系和8系铝箔，分别是工业纯铝、铝锰系及铝与其他不常见元素。
2.铝箔制备工艺流程铝箔制备工艺流程图见图2所示。
铝箔生产主要是通过将铝箔胚料经过多次轧制多次热处理轧制成需要的厚度。
在这个过程中主要有粗轧和精轧2道工序，精轧后会对铝箔进行表面处理，最后将铝箔分切成锂电厂家需要的宽度和长度，在这个过程中也需要很好的控制铝箔的张力。
日本企业增产混合动力车用材料
ｆ
日本 企业增产混合动力车用材料
据野 村综合研 究所 预测 ， ０ ５ 混合动力 车的世界 销 ２ １年
量 达到 ３ 将 ５ 万台， 零 件和 料将 到１ 亿日 ０ 相关 部 材 达 万 元的
市场规模 。 日本各 大材料 公司计 划继液 晶等数码 产品用材 料 之后 ， 混合动力 车用 材料培 育成为源 于 日本 的新材料 将 产业 ， 向全球进 行生产 销售 。 面 为此 ， 纷纷 着手 建立 合 动 昆 力车 用材料的增 产体制 。 旭化成 住友 化学 等计划扩大 电池
论文４ 篇 ， 中Ｓ 收录 ２ 篇 、 ｉ ２ 其 ＣＩ ０ Ｅ 收录 １ 篇 ， ８ 并获得２ 国家 项
Ｊ ｉｎ （ ｔｏ ｓ 江森 自控 一 ａｔ动力 方案 公司 ） 日宣布 该公 司新 Ｓｆ 近 的 锂离 子 汽 车 电池 生产 厂 正 式开 业 。 厂总 部 位于 法 国 该 Ｎｅｓ ｃ 专 门从事混合 动力 插 电式、 ｒａ ， 燃料 电池 和 电动车先
究轻稀土Ｒ — — （ Ｅ Ｃ ， ｒＮ ） Ｅ Ｍｇ ＮｉＲ ＝ ｅ Ｐ ， ｄ 体系相 图及相关
系， 测定 了上述 ３ 三元体 系相 图富镍 区的等温截 面 ， 个 以及 所 形成 的金属 间化 合物 的 显微 组织 。 采用模 拟 电池 法 ， 对
Ｍｇ 、 ： 等６ ＮｉＭｇＮｉ 种合 金的 电化学性 能展开 了研 究 ； 探讨
化学性 能 的影 响 。 ｆ
江森 自控建立混动车锂离子电池厂
Ｊ ｈ ｓ ｎ Ｃｏ ｔｏｓ ａ ｔＡｄ ａ ｃ ｄ Ｐｏ ｒＳ ｔ 一 ｏ ｎ ｏ ｎ ｒ ｌ—Ｓ ｆ ｖ ｎ ｅ ｗｅ ｏｕ
通过 几年 的不断攻 关 ， 他们确定 了三 元体 系中一批 二 元 和 三 元 化 合 物 的 稳 定 存 在 和 成 分 范 围 ； 次 开 展 了 首 ＲＥ Ｎｉ Ｍｇ 合金 的 电化学储 氢性 能研 究 ； 定了多组 元晶态 确 和 非晶态 、 混合稀土化合物 的制备工艺 ， 申请 ＴＮ Ｎ专 利 并 两 项 ； 相 图与 相 关系 角度 ， 究 了组 元替 换 对 Ｍｇ： 、 从 研 Ｎｉ ＲＥ Ｎｉ Ｍｇ 合金结 构和 电极性 能的影 响 ｝ 统探 讨 了球 磨工 系 艺对ＭｇＮｉ ＮｉＭｇＮｉ Ｍｇ ： ／ 、 ： ／ 等合 金结 构和 电极性 能 的影 响。 在课 题取得一系列研究成果 的基础上 ， 他们还撰写学 术
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涂碳箔 ～SDXTM～
产品化实例
技术储备
锂离子电池、双电层电容器用集电体
➢ 在铝箔上涂布了 高导电性碳粒子和粘合剂的集电体
■材料设计技术 铝箔，碳粒子，粘合树脂的最佳设计
⇒金属，无机，有机的融合产品
■涂料化技术 材料混合·分散化处理的最优化 ⇒粘度调整，防止沉淀，粗粒控制措施
■印刷技术 薄膜，均一，高效的凸版印刷技术 ⇒高品质，高量产性，具备成本竞争力
技术储备
粉体处理技术
结合各种材料进行粒度控制的技术
热处理技术
利用石墨电极发展起来的独创技术 控制氛围的1次烧成技术 控制碳素结构的2次烧成技术
SCMGTM
充放电循环特性
电池容量 残存率 (%)
SCMGTM
天然石墨
通过充放电循环提供没有结构劣化的负极碳材料
2”φ
热处理设备
46
控制碳素结构的粉体
支持各种图案印刷 （连续涂布，间断涂布）
■电池生产·评估技术
➢大幅度降低活物质层和集电体的界面电阻
不仅是涂碳箔，直到电池的整个生产流程均可提供综合
⇒ 可实现低电阻化、高速充放电，并延长使用寿命 评估
⇒为客户提供配方方案，解决技术难点
锂离子电池的直流电阻
仅用铝箔 适用SDXTM后
导电助剂量（%）
正极：LFP 负极：SCMGTM 分离器：PP 电解液：EC/EMC
2015年
技术储备
昭和电工Packaging株式会社
涂（涂层技术）
・薄膜涂层技术
贴（层压加工技术）
・迎合材料组织结构的层压加工技术
创（成形加工技术）
・实现产品形状的模具设计技术 ・迎合产品用途的粘合剂评价技术
SPALF™的特点 ・轻量化 ・自由的产品形状 ・易成形性 ・绝缘性
【干塑封机涂层仪器】
高新电池材料 技术融合实例
人造石墨负极剂 SCMGTM
ห้องสมุดไป่ตู้
高温处理
微粒子化
碳素 结构控制
气相法碳素纤维 VGCFTM
薄膜・ 晶体成长
混合・ 分散化
覆膜 ・印刷
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隔膜
铸造・ 成型加工
涂碳箔 SDXTM
LIB用包装材料 SPALFTM
昭和电工包装材料株式会社
人造石墨负极材料 ～SCMGTM～
产品化实例
锂离子电池用负极材料SCMGTM
昭和电工Packaging（SPA）经营理念：以涂・贴・创的技术三部曲为全世界提供产品，为社会发展做出贡献。 48
LiPF6 容量：100mAh 单元：覆膜型
47
袋装LIB 凹板印刷 引用：昭和电工包装材料HP
LIB用包装材料 ～SPALF™～
产品化实例
袋装LIB
SPALF™
SPALF™结构例
ONY（尼龙薄膜） 粘合剂
底层处理剂
铝箔
底层处理剂 粘合剂
CPP（液体密封薄膜）
2000年
袋装 LIB 的应用发展历程
(Structure Controlled Micro Graphite)
For EV, PHEV, HEV, ESS
BH
XR-s
软碳 硬碳
AF-C
SCMGTM
人造石墨 介孔系石墨
100
80
60
40 0
SCMGTM 天然石墨
100 200 300 充放电循环数
循环前
容量
天然石墨
For Mobile 300循环后