日本開發(fā)全固態(tài)電池 5年投入100億日元

汽車從發(fā)動機(jī)向純電動轉(zhuǎn)變的時代正在臨近，但純電動化也面臨著技術(shù)上必須跨越的障礙，其中之一就是電池。目前的電池在續(xù)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(guān)注的是“全固態(tài)電池”。日本為了確保汽車產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢地位，日本政府與民營企業(yè)正在攜手致力于實(shí)用化。

據(jù)日本經(jīng)濟(jì)新聞中文網(wǎng)10月31日消息稱，全固態(tài)電池是鋰離子電池的一種，在鋰離子來回移動的通道上采用固態(tài)電解質(zhì)，取代現(xiàn)有電池的電解液?，F(xiàn)有電池的電解液采用有機(jī)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(tài)電池不使用可燃性電解液，安全性更高。全固態(tài)電池還無需被稱為隔離層的零部件，能減少零部件個數(shù)，降低制造成本。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，有助于延長使用壽命。

需要快速充電

純電動汽車要取代發(fā)動機(jī)汽車，需要飛躍式地提高電池性能。首先，為了延長續(xù)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(rèn)為，提高輸入輸出功率密度，以數(shù)分鐘完成充電的“超快充”對于純電動汽車的普及不可或缺。全固態(tài)電池在理論上具備超過現(xiàn)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(yè)的全固態(tài)電池開發(fā)行動。2018年夏季，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)啟動了開發(fā)全固態(tài)電池的項(xiàng)目。2018~2022年度的5年里將投入100億日元。

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)此前也攜手材料廠商等推進(jìn)全固態(tài)電池的研究，豐田、日產(chǎn)、本田技術(shù)研究所等汽車廠商、松下和杰士湯淺等電池企業(yè)加入，正在以“全日本”的體制進(jìn)行開發(fā)。

日本政府向全固態(tài)電池傾斜，是因?yàn)檫@有可能左右日本產(chǎn)業(yè)整體的沉浮。在現(xiàn)有的車載鋰離子電池領(lǐng)域，日本企業(yè)曾保持優(yōu)勢地位，但如今已被中國企業(yè)超過。由于純電動汽車并未普及到超越發(fā)動機(jī)汽車的程度，影響仍然很小。但如果在全球環(huán)保政策加強(qiáng)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。

而中國2019年起設(shè)置了要求汽車廠商生產(chǎn)一定比例純電動汽車等的新能源車(NEV)規(guī)定。

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)顯示，在2002年至2014年的全固態(tài)電池相關(guān)專利申請中，日本占到54%。

但據(jù)稱歐美、韓國、中國等也在舉全國之力推進(jìn)全固態(tài)電池的研究，日本目前的優(yōu)勢地位今后能否保持仍是未知數(shù)。

富士經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)顯示，全固態(tài)電池的世界市場規(guī)模2017年僅為21億日元。預(yù)計(jì)到2035年將增至2.7877萬億日元。目前，高分子類全固態(tài)電池已經(jīng)部分實(shí)用化，但由于各種課題而并未普及。

在小型電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)實(shí)用化

如果各種全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，續(xù)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)公布了乘用車銷量中各動力源所占比例的預(yù)測，預(yù)計(jì)純電動汽車和插電式混合動力車(PHV)的比例到2030年達(dá)到19%，到2040年達(dá)到35%。

實(shí)際上，超小型全固態(tài)電池已經(jīng)實(shí)用化。TDK和富士通旗下的FDK等已啟動了用于電子基板的超小型全固態(tài)電池的樣品供貨。這種電池可以考慮用于“物聯(lián)網(wǎng)(IoT)”設(shè)備和可穿戴終端等。TDK和FDK推出的全固態(tài)電池為采用陶瓷材料的“氧化物類”。這種氧化物類全固態(tài)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(tài)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產(chǎn)生氣體的課題。采用陶瓷材料的氧化物類被認(rèn)為安全性更高。雖然氧化物類全固態(tài)電池如果用于汽車性能并不足夠，但如果技術(shù)出現(xiàn)突破性進(jìn)展，在車載領(lǐng)域或許也將成為有力選項(xiàng)。