鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:821次 | 2021年08月08日
日本為什么全國(guó)大力研發(fā)全固態(tài)電池?
日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)宣布,該國(guó)部分公司及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)將展開(kāi)產(chǎn)學(xué)研合作,聯(lián)合研發(fā)下一代電動(dòng)汽車(chē)全固態(tài)鋰離子電池,力爭(zhēng)早日使用于新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。這是NEDO有關(guān)全固態(tài)鋰離子電池研究的第二期合作項(xiàng)目。
據(jù)NEDO解析,該項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資100億日元(約合5.8億元),該項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資100億日元(約合5.8億元人民幣),豐田、本田、日產(chǎn)、松下等23家汽車(chē)、電池和材料公司,以及京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究所等15家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)將共同參與研究,計(jì)劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)。
日本政府加大全固態(tài)電池研發(fā)力度的目的之一是重新占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位——在我國(guó)公司的追趕下,日本公司在車(chē)用電池范疇市場(chǎng)份額銳減。那全固態(tài)電池究竟具有如何的突出優(yōu)點(diǎn),以至日本舉國(guó)上下全力一搏呢?
NEDO稱(chēng),下一代汽車(chē)(含清潔柴油車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等)是全球汽車(chē)業(yè)的將來(lái)發(fā)展方向。日本眾多廠商已紛紛推出純電動(dòng)汽車(chē)及插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的大規(guī)模銷(xiāo)售計(jì)劃,更高效的車(chē)載電池也因此備受關(guān)注。
全固態(tài)鋰離子電池結(jié)構(gòu)里沒(méi)有氣體和液體,所有材料都以固態(tài)形式存在,高密度性、高安全性等性能使其與傳統(tǒng)液態(tài)電池相比更具優(yōu)點(diǎn),在新能源汽車(chē)范疇使用前景廣闊。此前,工信部等四部委印發(fā)的《促使汽車(chē)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)辦法》明確提出,加大投入研發(fā)新的動(dòng)力鋰電體系,其中就包括固態(tài)電池等新型電池。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
日本政府加大全固態(tài)電池研發(fā)力度的目的之一是重新占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。在車(chē)用電池范疇,日本公司走在前列,2013年占據(jù)全球70%的市場(chǎng)份額,但2013年市場(chǎng)占有率僅為3%的我國(guó)公司,到2016年已張大到26%,而日本公司則減至41%。從今年五月開(kāi)始,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將向技術(shù)研究協(xié)會(huì)——鋰離子電池材料評(píng)價(jià)研究中心(LIbTEC)投資16億日元(約人民幣9349萬(wàn)元)。
按照《我國(guó)制造2025》確定的技術(shù)目標(biāo),2020年鋰離子電池能量密度到300Wh/kg,2025年能量密度達(dá)到400Wh/kg,2030年能量密度達(dá)到500Wh/kg。顯然,新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展要新的技術(shù)儲(chǔ)備,全固態(tài)鋰離子電池則有望成為下一代車(chē)用動(dòng)力鋰離子電池主導(dǎo)技術(shù)路線。
全固態(tài)電池技術(shù)有什么優(yōu)點(diǎn)?
此前,雷諾汽車(chē)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人諾曼德公開(kāi)表示,全固態(tài)電池是汽車(chē)工業(yè)的新希望,在成本、密度和熱穩(wěn)定性方面都較目前的鋰離子電池有巨大優(yōu)點(diǎn),將來(lái)將主使用于長(zhǎng)續(xù)航的電動(dòng)汽車(chē)。
全固態(tài)電池在電池范疇發(fā)展的根本驅(qū)動(dòng)力之一就是安全性。傳統(tǒng)鋰離子電池的隔膜和電解液。依據(jù)電池的電極材料特性,在大電流下工作可能出現(xiàn)鋰枝晶,從而刺破隔膜導(dǎo)致短路,電池?fù)p壞;而電解液為有機(jī)液體,在高溫下發(fā)生副反應(yīng)、氧化分析、出現(xiàn)氣體、發(fā)生燃燒的傾向都會(huì)加劇。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
此外,全固態(tài)電池相比傳統(tǒng)鋰離子電池優(yōu)勢(shì)也比較分明:
首先,相同能量下,全固態(tài)電池更薄且體積更小。傳統(tǒng)鋰離子電池中,隔膜和電解液共占據(jù)了電池中近4成的體積和2成的質(zhì)量。倘若用固態(tài)電解質(zhì)取代,那么電極間距可以縮短到微米級(jí),極大降低電池厚度,因此全固態(tài)電池技術(shù)是電池小型化,薄膜化的必經(jīng)之路。
不僅如此,經(jīng)過(guò)氣相沉積制備的全固態(tài)電池,其整體厚度可能惟有幾十個(gè)微米,因此就可以制成非常小的電源器件,整合到MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))范疇,從而方便電池使用在新型小尺寸智能電子設(shè)備,實(shí)現(xiàn)終端產(chǎn)品的小微型化。
其次,全固態(tài)電池輕便,能量密度高。使用了全固態(tài)電解質(zhì)后,鋰離子電池的適用材料體系也會(huì)發(fā)生改變,可以使用金屬鋰來(lái)做負(fù)極取代石墨負(fù)極這樣可以分明減輕負(fù)極材料的用量,使得整個(gè)電池的能量密度有分明提高。
值得一提的是,使用全固態(tài)電池,可以處理許多新型高性能電極材料與現(xiàn)有的電解液體系的兼容性問(wèn)題。
綜合考慮到以上兩大因素,全固態(tài)電池相比于一般鋰離子電池,能量密度可以有一個(gè)較大幅度的提升。目前為止,許多試驗(yàn)室中,都已經(jīng)可以小規(guī)模批量試制出能量密度為300-400Wh/kg的全固態(tài)電池。
從能量密度的數(shù)據(jù)上看,全固態(tài)電池帶給人們更多的直觀體會(huì)是我們的手機(jī)等電子產(chǎn)品從“一天一充”升級(jí)到“兩天一充”。
總之,全固態(tài)鋰離子電池使用固態(tài)電解質(zhì),具有高密度性、高安全性等特點(diǎn),相有關(guān)傳統(tǒng)液態(tài)電池更具優(yōu)點(diǎn),在新能源汽車(chē)等范疇使用前景廣闊。