鉅大LARGE | 點擊量:792次 | 2019年04月12日
空氣電池壽命難題相繼被攻克 實用化即將到來
據《日本經濟新聞》3月21日報道,空氣電池被稱為終極蓄電池,但壽命短是其面臨的最大課題,如今大幅提高壽命的技術被相繼開發出來。富士通相關的電子零部件廠商FDK研發的使用氫的特殊型空氣電池將在3年后走向實用化。NTT試制出了使用鋰的長壽命空氣電池。在物聯網(IoT)時代,高性能電池的必要性出現提高。空氣電池的實用化時間可能大幅提前至2020年代,預計開發競爭將愈發激烈。
空氣電池的重量輕,根據這一特點有望被搭載于飛行汽車、到處活動的機器人、掌握健康狀況的傳感器等設備上。伴隨通過各種設備收集數據的必要性提高,對于像空氣電池這樣重量輕、性能高的電池的需求將出現擴大。如果儲存太陽光等可再生能源產生的多余電力的系統得到普及,還有望大幅削減二氧化碳排放量。
鋰電池的登場使得移動設備普及,支撐了IT革命。隨著性能的不斷提高,鋰電池還成為汽車電動化的重要零部件。但是其性能正在接近技術極限,同時還存在易燃等缺點。
空氣電池作為新一代電池的有力候選之一,通過吸取空氣中的氧,發生化學反應來產生電。由于氧氣取之不盡,理論上空氣電池的蓄電量可達到鋰電池的5-10倍。
在電池的正極和負極中,由于正極使用氧取代金屬,所以空氣電池更輕,同時還能降低材料成本。當前,空氣電池走向實用化的巨大課題是性能很快下降。
FDK開發的空氣電池使氫和氧發生化學反應產生電。利用混合動力車等使用的鎳氫電池的結構,把使用鎳的正極替換成氧。加上以稀有金屬釕為主要成分的微粒子,促進化學反應。即使反復充放電500次,性能也僅僅降低不到1成。這種電池如果用于儲存再生能源的電力,使用壽命為10年左右。
FDK開發的電池需要附帶從氧中去除二氧化碳和雜質的裝置。據說即使加上附帶的部分,成本也比鋰電池低。該公司的常務執行董事莊瀨知行認為,“和現在相比,可以把性能提高2-3倍”。
NTT證實,負極中使用鋰的鋰空氣電池即使充放電100次性能也不會下降。其關鍵在于混入了以錳為主要成分的化合物,具有促進充放電必要化學反應的作用。
鋰空氣電池反復充放電后,會出現不需要的雜質,導致性能下降。在過去,幾次充放電后性能就會下降。以此次混入化合物的成果為線索,將更容易探索最合適材料。此外,據說可以通過在化合物的配比等方面下功夫來延長電池的使用壽命。
日本物質材料研究機構與軟銀推進鋰空氣電池的共同開發,力爭2025年實現實用化。使用碳納米管和石墨烯等納米碳素材料,把容量提高至鋰電池的15倍,即使充放電100次以上性能也不會退化。開發團隊負責人久保佳實干勁十足地表示,“目標是把容量提高至10倍以上,成本降低至10分之1”。這種電池有望用于移動設備和無人機。
在新一代電池的開發競爭中,安全、充電時間短的全固體電池被認為正在接近實用化。空氣電池雖然在高速充電和壽命方面不及全固體電池,但是具有輕量、潛能大的特點。豐田正加緊把搭載全固體電池的純電動汽車(EV)推向實用化,一方面,也正致力于開發空氣電池。
包括其他候選電池在內,預計新一代電池將在各自的優勢領域得到普及。
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