中國粉體網訊 2000年,固態電池技術開始被各大汽車廠商和開發商關注,直至2016年,固態電池技術的研發成果才急速增長,據 Orbit專利分析,2016年~2019年固態電池專利增長率為 45%。
圖源:Orbit對固態電池專利分析
對固態電池技術的研究,日本是起步較早的國家之一,按照電解質的不同,目前市場上主流的固態電池可以劃分為三種技術路徑——聚合物、氧化物、硫化物。其中硫化物是全固態電池中潛力最大,同時也是研發難度最大的,但因其優異的性能表現,日本選擇了硫化物為主要技術研究路徑。
日本經濟新聞社2023財年設備投資動向調查顯示,汽車業計劃投資金額同比增長16.6%,領銜各行業增長,包括汽車用電池在內的相關領域投資非常活躍。
汽車領域,日本三大汽車品牌日產、本田和豐田相繼推出了固態電池的研發計劃。
2月6日,日本汽車制造商“日產(Nissan)”宣布,正在全力推出一款裝載全固態電池的電動車,歐洲研發高級副總裁大衛·莫斯表示,日產汽車已經成功開發出全固態電池,目標是到2025年開始試生產,并于2028年量產一款由全固態電池驅動的電動汽車。并表示固態電池將在儲電和電力傳輸的效率上有較大的提高,相較于鋰電池,不僅能夠節省50%的成本,還能將能量密度提高一倍,充電速度也將提高三倍。
4月26日,本田針對電動化等企業改革舉措舉辦新聞發布會,據介紹,除繼續推進液態鋰離子電池的發展進化外,本田還將開發和推出半固態和全固態電池等新一代電池,計劃在2024年啟用全固態電池的示范生產線。
豐田曾在2021年時表示,“全固態電池的導入將從HEV車型開始”。而根據最新規劃,豐田全固態電池將搭載到BEV車型上,并挑戰于2027~2028年投入實際應用。2023年6月,豐田汽車表示,其固態電池的研究取得突破,電池重量、體積和成本都將減半,充電10分鐘甚至更短,續航可達到1200公里,但豐田并沒有給出具體的固態電池性能參數,所以信息真假性未知,
其他領域,持續對固態電池技術進行突破,并公布了多項成果。
3月13日,日本工業設備大廠“日立造船”在2023年推出了第3款全固態電池試作品AS-LiB,容量可以達到5000mAh。該電池性能優越,具備廣泛的工作溫度范圍、使用環境多樣性等特征,因此可以在低溫、高溫環境下或是真空中進行充放電,適用于太空中使用的產品、半導體設備或是無法使用現有電池環境下的設備,并計劃將該試制產品于今年上市。
3月19日,據相關報道,日本大型電池企業“麥克賽爾(maxell)”將成為全球首次面向工業設備量產大容量全固態電池的企業,并于今年夏季開始生產用于工廠機器人的產品。據悉,maxell將投資20億日元,于4月在京都事業所(京都府大山崎町)內建構產線,且目前正和多家工廠自動化廠商進行商談,2030年度的營收目標為300億日元。
7月份,日本東京工業大學特聘教授菅野了次等人組成的研究團隊在美國《科學》雜志上發表論文,研究結果顯示,利用高熵材料設計開發了一種高離子導電性的固體電解質,通過增加已知鋰快離子導體的成分復雜性,使得鋰離子電導率約為傳統材料的2.3~3.8倍,從而能縮短電池充電時間,影響電池充電性能的指標較當前傳統電池相比最多可提高3.8倍,為目前全球最高水平。
8月9日,據相關報道,日本大阪公立大學開發出了用于制造全固態電池的固態電解質的新材料,在不使用資源分布不均的稀有金屬鍺的前提下,達到了純電動汽車所需的部分性能。新材料是由林晃敏教授等人此次借助鋰、磷和硫的化合物制造了不含鍺的固體電解質,并將該電解質的離子電導率提高至之前的1萬倍,達到制造純電動汽車要求的水平。
【小結】
目前行業尚處于半固態向全固態發展的階段,半固態電池基本滿足當前商業化應用需求,有望率先實現量產,根據技術發展和市場需求逐步調整向全固態迭代。豐田、松下、京都大學、日本理化學研究院等38家汽車、電池、材料企業和科研機構聯合,計劃到 2030 年前后將固態電池組每千瓦時的成本降至鋰電池的 30%。
參考來源:
日經中文網、經濟參考報、科技日報、界面新聞、新華社、Orbit官網
(中國粉體網編輯整理/蘇簡)
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