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日本举国之力开发全固态电池,致力于实用化

来源:中国电动汽车网   作者:综合报道   2019/11/1   浏览10834次   

[摘要]日本新能源产业技术综合开发机构统计显示,在2002年至2014年的全固态电池相关专利申请中,日本占到54%。


目前的电池在续航距离、充电性能和安全性能等方面存在课题。作为解决课题的新一代电池受到关注的是“全固态电池”。日本为了确保汽车产业的优势地位,政府与民营企业正在携手致力于实用化。

 

汽车从发动机向纯电动转变的时代正在临近,但纯电动化也面临着技术上必须跨越的障碍,其中之一就是电池。目前的电池在续航距离、充电性能和安全性能等方面存在课题。作为解决课题的新一代电池受到关注的是“全固态电池”。日本为了确保汽车产业的优势地位,政府与民营企业正在携手致力于实用化。

 

全固态电池是锂离子电池的一种,在锂离子来回移动的通道上采用固态电解质,取代现有电池的电解液。现有电池的电解液采用有机溶剂类材料,存在起火的可能性,在安全性上存在问题。

 

 

 

全固态电池不使用可燃性电解液,安全性更高。全固态电池还无需被称为隔离层的零部件,能减少零部件个数,降低制造成本。通过避免使用液体,克服了锂离子电池充放电过程中离子溶出的问题,有助于延长使用寿命。

 

需要快速充电

 

纯电动汽车要取代发动机汽车,需要飞跃式地提高电池性能。首先,为了延长续航距离,有必要提高电池的“能量密度”。此外,还有必要改善“输入输出功率密度”。输入输出功率密度影响充电时间。很多专家认为,提高输入输出功率密度,以数分钟完成充电的“超快充”对于纯电动汽车的普及不可或缺。全固态电池在理论上具备超过现有的锂离子电池的性能。

 

日本政府正在全面支援丰田等企业的全固态电池开发行动。2018年夏季,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)启动了开发全固态电池的项目。20182022年度的5年里将投入100亿日元。

 

日本新能源产业技术综合开发机构此前也携手材料厂商等推进全固态电池的研究,丰田、日产、本田技术研究所等汽车厂商、松下和杰士汤浅等电池企业加入,正在以“全日本”的体制进行开发。  

 

日本政府向全固态电池倾斜,是因为这有可能左右日本产业整体的沉浮。在现有的车载锂离子电池领域,日本企业曾保持优势地位,但如今已被中国企业超过。由于纯电动汽车并未普及到超越发动机汽车的程度,影响仍然很小。但如果在全球环保政策加强的背景下,纯电动汽车不断普及,日本汽车厂商的地位将变得危险。

 

中国2019年起设置了要求汽车厂商生产一定比例纯电动汽车等的新能源车(NEV)规定。

 

日本新能源产业技术综合开发机构统计显示,在2002年至2014年的全固态电池相关专利申请中,日本占到54%。

 

但据称欧美、韩国、中国等也在举全国之力推进全固态电池的研究,日本目前的优势地位今后能否保持仍是未知数。

 

日产的纯电动款LEAF”(中国名:聆风)日产的纯电动款“LEAF”(中国名:聆风)

 

富士经济的数据显示,全固态电池的世界市场规模2017年仅为21亿日元。预计到2035年将增至2.7877万亿日元。目前,高分子类全固态电池已经部分实用化,但由于各种课题而并未普及。

 

在小型电池领域实现实用化

 

如果各种全固态电池实现实用化,续航距离和快速充电等问题被克服,纯电动汽车市场有可能迅速开花。国际能源署(IEA)公布了乘用车销量中各动力源所占比例的预测,预计纯电动汽车和插电式混合动力车(PHV)的比例到2030年达到19%,到2040年达到35%。

 

实际上,超小型全固态电池已经实用化。TDK和富士通旗下的FDK等已启动了用于电子基板的超小型全固态电池的样品供货。这种电池可以考虑用于“物联网(IoT)”设备和可穿戴终端等。TDKFDK推出的全固态电池为采用陶瓷材料的“氧化物类”。这种氧化物类全固态电池要用在纯电动汽车上似乎还需要一定时间。

 

日本从2018年开始举全国之力研究车载全固态电池,最初将“硫化物类”作为材料。不过,硫化物类存在一接触空气就产生气体的课题。采用陶瓷材料的氧化物类被认为安全性更高。氧化物类全固态电池如果用于汽车性能并不足够,但如果技术出现突破性进展,在车载领域或许也将成为有力选项。

 


(责任编辑:杨阳)


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