日本舉國之力開發全固態電池

2019/10/31


  汽車從引擎向純電動轉變的時代正在臨近,但純電動化也面臨著技術上必須跨越的障礙,其中之一就是電池。目前的電池在續航距離、充電性能和安全性能等方面存在課題。作為解決課題的新一代電池受到關注的是「全固態電池」。日本為了確保汽車産業的優勢地位,政府與民營企業正在攜手致力於實用化。

   

  全固態電池是鋰離子電池的一種,在鋰離子來回移動的通道上採用固態電解質,取代現有電池的電解液。現有電池的電解液採用有機溶劑類材料,存在起火的可能性,在安全性上存在問題。

  

     

  全固態電池不使用可燃性電解液,安全性更高。全固態電池還無需被稱為隔離層的零部件,能減少零部件個數,降低製造成本。通過避免使用液體,克服了鋰離子電池充放電過程中離子溶出的問題,有助於延長使用壽命。

   

  需要快速充電

       

  純電動汽車要取代引擎汽車,需要飛躍式地提高電池性能。首先,為了延長續航距離,有必要提高電池的「能量密度」。此外,還有必要改善「輸入輸出功率密度」。輸入輸出功率密度影響充電時間。很多專家認為,提高輸入輸出功率密度,以數分鐘完成充電的「超快充」對於純電動汽車的普及不可或缺。全固態電池在理論上具備超過現有的鋰離子電池的性能。

     

  日本政府正在全面支援豐田等企業的全固態電池開發行動。2018年夏季,日本新能源産業技術綜合開發機構(NEDO)啟動了開發全固態電池的項目。2018~2022年度的5年裏將投入100億日元。

  

  日本新能源産業技術綜合開發機構此前也攜手材料廠商等推進全固態電池的研究,豐田、日産、本田技術研究所等汽車廠商、松下和傑士湯淺等電池企業加入,正在以「全日本」的體制進行開發。  

   

  日本政府向全固態電池傾斜,是因為這有可能左右日本産業整體的沉浮。在現有的車載鋰離子電池領域,日本企業曾保持優勢地位,但如今已被中國企業超過。由於純電動汽車並未普及到超越引擎汽車的程度,影響仍然很小。但如果在全球環保政策加強的背景下,純電動汽車不斷普及,日本汽車廠商的地位將變得危險。

   


       

  中國2019年起設置了要求汽車廠商生産一定比例純電動汽車等的新能源車(NEV)規定。

    

  日本新能源産業技術綜合開發機構統計顯示,在2002年至2014年的全固態電池相關專利申請中,日本佔到54%。

   

  但據稱歐美、韓國、中國等也在舉全國之力推進全固態電池的研究,日本目前的優勢地位今後能否保持仍是未知數。

   

日産的純電動款「LEAF」(中國名:聆風)

       

  富士經濟的數據顯示,全固態電池的世界市場規模2017年僅為21億日元。預計到2035年將增至2.7877萬億日元。目前,高分子類全固態電池已經部分實用化,但由於各種課題而並未普及。

       

  在小型電池領域實現實用化

        

  如果各種全固態電池實現實用化,續航距離和快速充電等問題被克服,純電動汽車市場有可能迅速開花。國際能源署(IEA)公佈了乘用車銷量中各動力源所佔比例的預測,預計純電動汽車和插電式混合動力車(PHV)的比例到2030年達到19%,到2040年達到35%。

     

  實際上,超小型全固態電池已經實用化。TDK和富士通旗下的FDK等已啟動了用於電子基板的超小型全固態電池的樣品供貨。這種電池可以考慮用於「物聯網(IoT)」設備和可穿戴終端等。TDK和FDK推出的全固態電池為採用陶瓷材料的「氧化物類」。這種氧化物類全固態電池要用在純電動汽車上似乎還需要一定時間。

    

  日本從2018年開始舉全國之力研究車載全固態電池,最初將「硫化物類」作為材料。不過,硫化物類存在一接觸空氣就産生氣體的課題。採用陶瓷材料的氧化物類被認為安全性更高。氧化物類全固態電池如果用於汽車性能並不足夠,但如果技術出現突破性進展,在車載領域或許也將成為有力選項。

     

  日本經濟新聞(中文版:日經中文網) 伊東浩一 

     

 

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