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日本锂电池进化:续航将超500公里

2019-01-04 08:17:32 环球网

据《日本经济新闻》2018年12月27日报道,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,在加入的炭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。

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。

 

文章标签: 电池

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