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日本在研發「下下代蓄電池」,勝過全固態

2021/01/04

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       全固態電池,一般被認為是擔負純電動汽車(EV)和智慧手機普及的鋰電池的下一代電池,而在日本,比全固態電池充電性能和成本更卓越的「下下代蓄電池」的研發也在推進。通過使用容易獲取的材料代替鋰,「下下代蓄電池」有望推動去碳化技術的發展。

     

       全固態電池被視為繼鋰電池之後的新一代電池的頭號種子。鋰電池使用易燃的有機溶劑,而全固態電池使用固體材料,具有不易燃等優點。不過,由於全固態電池使用鋰,資源方面存在限制。如果將來需求增加,資源會難以確保,存在成本升高的風險。

 

       日本大阪府立大學教授林晃敏等人注意到了鈉,開發出了摻入銻和硫磺的電解質。使得離子移動的容易度比全固態鋰電池的最高值高出3成。林晃敏表示,「鈉的電解質比鋰更為柔軟,成形性能卓越」。在全固態電池上,電極與電解質的接觸面成為問題,而鈉電解質則容易形成這種接觸面,還有利於延長電池的壽命。將在2~3年後試製電池,與企業共同推進實用化。林教授還表示,「能低價生産高性能電池」。

 

       此外,日本九州大學助教豬石篤和教授岡田重人等人在正極和電解質上使用氯化物,負極使用錫。向只能在高溫下運行的電解質中加入錳,提高了穩定性,能在30攝氏度下進行充放電。據岡田教授表示,「容量也有望達到鋰電池的2~3倍」。力爭在3~5年後使正極改用鈣,負極改用氯化物,進行改良。

 

九州大學在新的蓄電池上使用資源豐富的氯化物(照片由該校提供)

 

       如果使用鋰等稀土類和貴金屬作為電池材料,材料成本會增加。氯化物和鈉能以低廉成本從海水和地殼中獲取。而稀土類和貴金屬的産地集中於中國和非洲等供給風險較高的國家。岡田教授表示,「原料能穩定供應也是優點」。

 

       上述技術有望用於可再生能源的固定式蓄電池,可再生能源的電力受天氣影響,供給不穩定。這種固定式蓄電池不需要像純電動汽車(EV)那樣的快速充放電,但穩定供應大容量電力非常重要。

 

       新一代技術競爭將是漫長的競賽。尤其是蓄電池的開發,即使是鋰電池也花費了近20年。從現在起尋找新型蓄電池的「種子」的研究是必不可少的。

      

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