客观日本

下下代蓄电池的性能和成本将优于“全固体电池”

2021年01月20日 电子电气

电池行业目前正在研发充电性能和成本比促进了纯电动汽车(EV)及智能手机普及的锂离子电池的下一代电池——全固体电池更胜一筹的下下代蓄电池。下下代蓄电池利用容易获得的材料代替锂。今后有望开发出旨在实现脱碳社会、到2050年实现温室气体净零排放的新技术。

全固体电池被视为继锂离子电池之后的新一代电池的“最佳候选”。锂离子电池使用易燃的有机溶剂,而全固体电池使用固体材料,具有不易燃等优点。但由于使用锂材料,资源有限,将来需求增加的话,将难以确保资源,成本可能会升高。

大阪府立大学的林晃敏教授等人着眼于钠,开发出了混合了锑和硫的电解质。离子的易流动性比全固体锂离子电池的最高值还高30%。而且钠电解质比锂更柔软,成型性优异。在全固体电池中,电极与电解质的接触面存在问题,而利用钠电解质就容易形成这种接触面,还有助于延长电池的寿命。林晃敏教授介绍说,计划两三年后试制电池,与企业共同推进实用化,可以低成本制作高性能的电池。

九州大学的猪石笃助教和冈田重人教授等人开发了正极和电解质采用氯化物、负极采用锡的蓄电池。原来的电解质只能在高温下工作,通过向其中添加锰而提高了稳定性,可以在30摄氏度的温度下充放电。冈田教授表示,容量也有望达到锂离子电池的2~3倍。计划3~5年后改良成正极采用钙、负极采用氯化物的蓄电池。

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九州大学新开发的蓄电池采用资源丰富的氯化物=图片由九州大学提供

电池材料采用锂等稀土类或贵金属的话,材料成本会升高。而氯化物和钠原料能以低成本从海水及地壳中获取。稀土类和贵金属的供应风险也较高。冈田教授表示,“新开发的电池能稳定供应原料也是一个优点”。

可再生能源容易受天气影响,供应不稳定,下下代蓄电池有望作为储存和释放此类电力的固定式蓄电池使用。虽然无需像电动车那样快速充放电,但稳定供应大容量电力非常重要。

以2050年实现脱碳社会为目标的新一代技术竞争将是一场漫长的竞赛,尤其是蓄电池的开发,锂离子电池也花费了近20年的时间。必须从现在就开始推进相关研究,寻找新型蓄电池的“种子”。

日文:《日本经济新闻》,2020年12月28日
中文:JST客观日本编辑部

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