京都成為日本電池研發競爭地

2019/12/23


       在培育電子零部件和機械零部件産業的京都,二次電池的開發競爭日漸激烈。成為核心的是推進新技術實用化的初創企業和在「後鋰離子電池時代」被看好的技術正在進入實用階段的大型企業等。京都在19世紀末在日本首次實現了鉛蓄電池的實用化,可以説是日本蓄電産業的發祥地。「蓄電之都」都具備的哪些技術?

 

       電池企業CONNEXX SYSTEMS位於橫跨京都、大阪和奈良這3個府縣的「京阪奈學研都市」,只有約50名員工。該公司正在開發被稱為「Shuttle Battery」的新一代電池,力爭2022年開始銷售。

 

       Shuttle Battery是結合固體氧化物燃料電池(SOFC)與「鐵-空氣電池」的蓄電池。固體氧化物燃料電池通過使氫和氧離子發生反應來發電。燃料電池需要提供氫,而Shuttle Battery則利用鐵的氧化還原反應來製造氫。

 

       Shuttle Battery在理論上能産生同樣大小的鋰離子電池5倍的能量。CONNEXX SYSTEMS董事長塚本壽表示,「使用廉價的鐵,還可以控制(電池)價格。首先將從備用電源開始」。

 

       被稱為「日本愛迪生」的島津製作所第二代掌門島津源藏於1895年在日本國內首次開發出鉛蓄電池,這被認為是日本電池歷史的開始。島津製作所的電池部門獨立之後形成了現在的GS Yuasa。「GS」源自島津源藏(Genzo Shimatsu)名字的首字母。

 

       諾獎得主出任理事長

 

       GS Yuasa曾在世界上最先量産面向純電動汽車(EV)的鋰離子電池。現在正在開發減少電池正極所使用的稀土金屬鈷的使用量的低成本鋰電池。

 

       被視為後鋰離子電池時代強有力候選的全固態電池的開發也全面展開。技術研究聯盟「鋰離子電池材料評價研究中心」(LIBTEC)由諾獎得主吉野彰擔任理事長,該中心攜手松下和豐田推進研究。社長村尾修表示「希望最早於2025年開發出車載全固態電池」,顯示出積極性。

 

村田製作所新開發的全固態電池,優點是容量大

 

       村田製作所搶在各公司之前,拿出了可用於無線耳機等可穿戴終端的小型全固態電池的量産化時間表。該公司將向滋賀縣的事業所投入數億日元,引進生産設備,力爭自2020年度起每月生産10萬個。

 


 

       鋰離子電池採用容易起火的液體電解質,而全固態電池則運用固體的電解質,不易燃燒,安全性更強。村田製作所通過在材料方面下功夫,實現了2~25毫安時這一行業最高水平。在10月于千葉幕張舉行的家電展銷會「CEATEC2019」上,獲得經濟産業大臣獎。

  

       化工企業三洋化成工業涉足的是「全樹脂電池」。該公司攜手曾在日産汽車參與開發LEAF(中國名:聆風)車型的慶應大學特任教授堀江英明推進開發,將過去使用金屬的集電器改為樹脂,不需要隔離層,與此前的鋰離子電池相比,成本最多減少6成。

 

       三洋化成向堀江成立的初創企業出資,將其變為子公司,推進業務培育。討論最早於2021年初投入150億日元,在福井縣建設新型電池的工廠。三洋化成社長安藤孝夫強調稱,「(全樹脂電池)安全性也高於全固態電池」。

 

 

       「並不是不想擴大至其他用途,不過今後數年裏將全力專注發展住宅用電池」。11月,京瓷社長谷本秀夫在東京都內舉行的財報説明會上如此表示。該公司借助在電極中加入電解液、使之變為粘土狀的新技術,開發出了新一代鋰離子電池,將自2020年秋季開始量産。這是京瓷首次自主生産二次電池。由於能減少隔開電極的隔離層和集電器,可將製造成本減少3成左右。

 

       這種電池首先將作為住宅用蓄電系統的蓄電池推進商用化。還能應用於純電動汽車等其他用途,但僅在住宅領域獲得的洽購就超過量産基地滋賀縣工廠供給能力。谷本社長表示,「數年內難以擴大至(住宅以外的)其他用途」,道出了「幸福的煩惱」。

 

       京都大學也參與開發

 

       京都大學也參與新一代電池的開發競爭。該校教授內本喜晴等人正攜手豐田等,致力於「全固態氟化物離子電池」的開發。這種電池以氟化物離子替代鋰離子。據悉如果取得成功,可實現傳統鋰離子電池10倍以上的更高能量密度。這是在電解質上採用固體的「全固態型」,不易燃燒,安全性優越。

 


 

       新的電池開發在京都取得進展,是因為具有技術基礎。在三洋化成,多年來積累的表面活性劑技術為全樹脂電池做出貢獻。而村田製作所和京瓷則將屬於祖業的陶瓷零部件的製造技術應用於新型電池製造。

 

       在新一代二次電池的開發方面,除了豐田和TDK等日本企業之外,海外企業也在展開激烈競爭。在全固態電池領域,德國福斯向開發純電動汽車電池的美國風險企業Quantum Scape出資,力爭2025年將産品推向市場。台灣的輝能科技(ProLogium Technology)正在開發面向中國大陸純電動汽車企業的全固態電池。

 

       在京都,通過以較高技術實力製造個人電腦和智慧手機等的核心零部件,日本電産、村田製作所和京瓷等大企業成長起來。在電池領域能否保持優勢?需要密切關注「蓄電之都」孕育的新技術。

 

       日本經濟新聞(中文版:日經中文網) 京都支社 福富隼太郎、赤間建哉

 

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