全固態(tài)電池因為使用的是不易燃的固體電解質(zhì)，不使用可燃液體，因此與鋰離子電池相比，可以達(dá)到更高的安全性，實現(xiàn)更大的能量輸出。在日本受到了眾多廠商的關(guān)注和青睞。在2019年2月底的二次電池國際展會上，全固態(tài)電池吸引了許多與會人員的目光。其中，日立造船和富士通旗下的電子零件廠商FDK的展位前聚集了大量人員。
耐熱且壽命長
“請勿拍照”，可能是擔(dān)心技術(shù)泄露等，日立造船的負(fù)責(zé)人在參會人員對該公司開始樣品供貨的全固體電池“AS-LiB”拍照時進(jìn)行了阻止。據(jù)負(fù)責(zé)人員表示，該電池在100攝氏度以上的高溫下也能工作，“可以用于太空領(lǐng)域”。該公司將于2019年度內(nèi)在大阪市設(shè)置生產(chǎn)設(shè)備。
全固體電池的實用化預(yù)計最先從比純電動汽車更輕的電子設(shè)備和傳感器領(lǐng)域開始。FDK展示了類似半導(dǎo)體芯片的小型箱體，計劃最早于2020年度上市。
全固體電池與市場上主流的“鋰離子電池”的原理基本相同，都是由鋰離子在電池內(nèi)部的正極和負(fù)極之間游走，進(jìn)行充放電。
二者的最大不同在于電極間的電解質(zhì)是液體還是固體。鋰離子電池的液體電解質(zhì)具有可燃性，破損后可能會起火。而全固體電池的固體電解質(zhì)不用擔(dān)心泄漏。另外，采用固體電解質(zhì)的話，鋰離子移動速度更快，可縮短充電時間。
作為動力源，高性能鋰離子每千克的能量輸出功率為200-250千瓦時，而全固體電池是其2倍左右，可達(dá)到500千瓦時。鋰離子電池的離子會溶進(jìn)電解液中，反復(fù)充放電后，輸出功率會下降，而全固體電池的離子在游走時不會溶出，因此壽命比鋰離子電池長。
國際能源機(jī)構(gòu)(IEA)的統(tǒng)計顯示，2017年在全球售出的100多萬輛純電動汽車與插電式混合動力車(PHEV)幾乎全都采用鋰離子電池。全固體電池將從2020年代中期開始逐步擴(kuò)大應(yīng)用，據(jù)富士經(jīng)濟(jì)預(yù)測，到2035年市場規(guī)模將達(dá)到約2.8萬億日元，在2030年的3300億日元基礎(chǔ)上猛增。
其背景是汽車廠商的研發(fā)熱潮。豐田汽車和松下最早將于2020年設(shè)立車載電池新公司。雙方將共享大容量鋰離子電池和全固體電池的相關(guān)經(jīng)驗技術(shù)。
對全固體電池的期待并不僅限于地球上。日本特殊陶業(yè)將向太空探測初創(chuàng)企業(yè)ispace提供自主研發(fā)的全固體電池，計劃通過該公司2021年前后發(fā)射的探測器運送到月球表面。
構(gòu)件研發(fā)競爭熱潮
另一方面，在“全固體熱潮”的水面下，從事電解質(zhì)、正極材料、負(fù)極材料等基礎(chǔ)構(gòu)件業(yè)務(wù)的零件廠商也展開研發(fā)競爭。
在固體電解質(zhì)方面，三井金屬計劃研發(fā)以硫、鋰、磷等為原料的電解質(zhì)。將分別研發(fā)獨自的燒結(jié)方法。據(jù)悉量產(chǎn)性能出色，力爭2025年前后投入實用。JX金屬也與東邦鈦(TOHO TITANIUM)聯(lián)手研發(fā)電解質(zhì)。石油行業(yè)則有出光興產(chǎn)與汽車廠商等開展研發(fā)并已獲得專利，力爭在2020年代實現(xiàn)實用化。
正極材料是用于釋放游走于電池內(nèi)的鋰離子的構(gòu)件，多采用鈷等稀有金屬，日本一些企業(yè)在面向鋰離子電池的正極材料方面有著突出業(yè)績。
住友金屬礦山在全固體電池上也將采用傳統(tǒng)的正極材料。住友化學(xué)則研發(fā)不使用稀有金屬的鎳錳類正極材料。
負(fù)極材料是保持在電池內(nèi)部移動后的鋰離子、形成“已充電狀態(tài)”的構(gòu)件。負(fù)極材料的性能極大地關(guān)系著電池容量。負(fù)極材料方面，GS YUASA采用金屬硅，研發(fā)了能量密度達(dá)到此前約3倍的產(chǎn)品。
也有其他企業(yè)和三井金屬一樣，致力于從固體電解質(zhì)到正極材料、負(fù)極材料的一條龍研發(fā)。
有觀點認(rèn)為日本企業(yè)已在全固體電池領(lǐng)域領(lǐng)先全球。日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)發(fā)揮旗手作用，形成包括豐田、松下、旭化成和東麗等在內(nèi)的研發(fā)框架。
今后的課題是如何減少生產(chǎn)成本和確立量產(chǎn)體制。有些種類的固體電解質(zhì)需要使用將粉末狀物質(zhì)燒結(jié)到一起的設(shè)備。要想實現(xiàn)量產(chǎn)需要大型燒結(jié)設(shè)備，和需要在有機(jī)溶劑中使各種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的鋰離子電池的電解液相比，需要更多的投資。
文章來源：環(huán)球網(wǎng)
