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日本“全固体电池”研发百花齐放

2017/11/22

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      “全固体电池”作为继锂离子电池之后的新一代纯电动汽车(EV)用电源备受期待,业界正面向实用化推进技术开发。日本物质材料研究机构采用硅作为全固体电池的负极材料,将负极容量提高至约10倍。东京工业大学与丰田汽车等通过改良电解质提高了全固体电池的输出功率。大阪府立大学通过改变正极材料提高了全固体电池的寿命。日本的相关开发机构等均力争在2020年代上半期将全固体电池推向实用。

    

日本太阳诱电开发的小型全固体电池

        

      锂离子电池等蓄电池一般由正极、负极和作为锂离子通道的电解质等构成。锂离子电池的电解质为易燃液体,而全固体电池的电解质采用固体。不易燃、安全性高、容量大的特点受到期待。电极关系到容量,电解质关系到输出功率,二者的组合与电池寿命等息息相关,日本各机构目前正在推进分别对这些进行改良的研究。

 

      日本物质材料研究机构副所长高田和典等人将负极材料由普通的碳换成了硅。由此负极容量达到现有锂离子电池的约10倍,取得了将电池整体容量提高至目前约1.5倍的眉目。

   

    

      硅虽然能存储大量电力,但一充电体积会膨胀至4倍左右,因此很难使用。通过设法混合微量的氧等,实现了均匀膨胀。高田表示:“原理已经得到验证。将制成适合量产的技术”。

 

      东京工业大学教授菅野了次和丰田等发现了一种电解质,它与以往的电解液相比能轻松通过约2倍的锂离子,因此实现了将输出功率提高至3倍以上。菅野教授表示:“今后的课题是探索与固体电解质匹配的电极”。丰田表示将在2020年代上半期实现实用化。

 

      大阪府立大学教授辰巳砂昌弘等人通过在正极采用混有硫化锂等的材料,让锂离子更加容易移动。试制的电池进行2000次充放电后也没有劣化。正极容量也达到2倍以上。

 

      太阳诱电则试制了将固体电解质与电极一起烘烤凝固的电池。在电解质中加入电极材料钴后,发现不混合材料并反复使用性能也不容易降低。反复充放电4000次后仍然确保了当初约80%的容量。

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