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看看日本人是怎么做锂电池的!

2018-12-27
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来源:内容来自「日经中文网」,谢谢。


1次充电可行驶相当于东京至大阪的500公里的锂离子电池技术开发在日本正日趋活跃。积水化学工业的技术已经具备取得突破的头绪,旭化成也已接近。均能采用现有的电极,预计到本世纪20年代前半期实现实用化。日本经济产业省将扶持充分发挥电池性能的技术开发。在世界范围内,转向纯电动汽车(EV)的趋势正在加速,如果作为课题的续航距离大幅延长,以锂离子电池为主角的时代或将继续持续。


如果在完全充电状态下可行驶500公里,将匹敌汽油车的性能。日本经济产业省等认为这是纯电动汽车普及的条件之一,提出2030年达成的目标。纯电动汽车迅速普及的中国结束了对续航距离低于150公里的车型的补贴,增加了续航距离长的车型的补贴。



锂离子电池于1991年商品化,被用于笔记本电脑和摄像机等。2009年被用于量产型纯电动汽车。完全充电可行驶的距离在200公里左右。一般认为2010年代初以当时的技术难以达到500公里,到2030年前后将被全固体电池等新一代电池取代。



新一代电池的开发在世界范围内日趋活跃,但技术上的课题很多。另一方面,锂离子电池的技术开发取得进展,500公里的突破日趋具有现实可能性。研究人员等预测「锂离子电池还能继续使用10年左右」。


锂离子电池通过锂离子在正负电极间移动来产生电力和进行充电。要增加电池的容量,有必要增加电极中存储的离子,或减少内部电阻,使电子通过更加容易。


积水化学开发的是用于正极的技术,在加入的碳材料的结构上下功夫,使电子流动更容易。扩大正极之中电子通过的通道,电子流动更加顺畅,达到以往的10倍左右。除了大量获得发生的电流之外,电极不易损坏,耐久性得到提高。


将使正极加厚,以便更多取得锂离子。在实验中,电池的容量提高了3成左右。可将续航距离从现在的400公里提高至超过500公里的水平。计划到2021年作为零部件加以销售。


旭化成则是通过向负极混入氧化硅,将容量提高2成左右。向采用碳类材料的负极中加入硅系物质,使得存储锂离子更加容易,能增加容量。但是,具有在捕捉一部分离子的情况下无法释放的问题。通过在负极中预先注入离子,让被捕捉的部分不产生活动,锂离子的取得和释放变得顺利。旭化成力争在数年后实现实用化。


此外,采用此前不存在的电极材料的研究也在推进。横滨国立大学的薮内直明教授与松下合作,开发了混入氟的正极。不仅是金属,氧气也能用于电极内的电子流动,容量达到2倍。住友化学推进采用铝的负极的开发,提出将容量提高至2.5倍的目标。


横滨国立大学的薮内教授等人致力于开发大幅提高锂离子电池容量的新材料


日本经济产业省将自2019年度起,开发使完全用完锂离子电池电量成为可能的技术。为了防止起火事故等,电池以低于上限的容量使用。将扶持能准确检测剩余电量的传感器的开发,增加可使用量。在2019年度预算中列入2亿5千万日元,力争到2023年实现实用化。


日本曾在锂离子电池领域席卷世界,但2011年以后专利申请出现减少。在中国,大学和企业等的专利申请增加,到2015年,发展为日本和中国各占整体的3分之1。为了增加续航距离,大幅增加电池容量的技术开发正在推进,中国的专利申请预计进一步增加。


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