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日本在研发“下下代蓄电池”,胜过全固态

2021/01/04

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       全固态电池,一般被认为是担负纯电动汽车(EV)和智能手机普及的锂电池的下一代电池,而在日本,比全固态电池充电性能和成本更卓越的“下下代蓄电池”的研发也在推进。通过使用容易获取的材料代替锂,“下下代蓄电池”有望推动去碳化技术的发展。

     

       全固态电池被视为继锂电池之后的新一代电池的头号种子。锂电池使用易燃的有机溶剂,而全固态电池使用固体材料,具有不易燃等优点。不过,由于全固态电池使用锂,资源方面存在限制。如果将来需求增加,资源会难以确保,存在成本升高的风险。

 

       日本大阪府立大学教授林晃敏等人注意到了钠,开发出了掺入锑和硫磺的电解质。使得离子移动的容易度比全固态锂电池的最高值高出3成。林晃敏表示,“钠的电解质比锂更为柔软,成形性能卓越”。在全固态电池上,电极与电解质的接触面成为问题,而钠电解质则容易形成这种接触面,还有利于延长电池的寿命。将在2~3年后试制电池,与企业共同推进实用化。林教授还表示,“能低价生产高性能电池”。

 

       此外,日本九州大学助教猪石笃和教授冈田重人等人在正极和电解质上使用氯化物,负极使用锡。向只能在高温下运行的电解质中加入锰,提高了稳定性,能在30摄氏度下进行充放电。据冈田教授表示,“容量也有望达到锂电池的2~3倍”。力争在3~5年后使正极改用钙,负极改用氯化物,进行改良。

 

九州大学在新的蓄电池上使用资源丰富的氯化物(照片由该校提供)

 

       如果使用锂等稀土类和贵金属作为电池材料,材料成本会增加。氯化物和钠能以低廉成本从海水和地壳中获取。而稀土类和贵金属的产地集中于中国和非洲等供给风险较高的国家。冈田教授表示,“原料能稳定供应也是优点”。

 

       上述技术有望用于可再生能源的固定式蓄电池,可再生能源的电力受天气影响,供给不稳定。这种固定式蓄电池不需要像纯电动汽车(EV)那样的快速充放电,但稳定供应大容量电力非常重要。

 

       新一代技术竞争将是漫长的竞赛。尤其是蓄电池的开发,即使是锂电池也花费了近20年。从现在起寻找新型蓄电池的“种子”的研究是必不可少的。

      

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