日經(jīng)中文網(wǎng)報道，在日本，圍繞安全性優(yōu)于目前主流鋰離子電池的新一代電池——“全固體電池”的研發(fā)正不斷涌現(xiàn)成果。日本東北大學(xué)與豐田汽車將全固體電池的充電時間縮短到了傳統(tǒng)電池的10分之1。東北大學(xué)的其他研發(fā)團(tuán)隊則開發(fā)出輕量的全固體電池，并降低了工作溫度。另外，韓國三星電子也正在開發(fā)提高全固體電池使用壽命的技術(shù)。在日本國內(nèi)外，面向?qū)嵱没拈_發(fā)競爭正日趨激烈。
作為鋰電池主要材料的電解液中含有容易著火的有機溶劑。而全固體電池使用固體電解質(zhì)而非液體電解液。由于鋰離子在不易燃燒的固體電解質(zhì)中,因此將大幅提高安全性。雖然理論上相比使用電解液的電池，全固體電池的蓄電量更多、輸出功率也更大，但此前研發(fā)的全固體電池卻在性能上一直難以超過傳統(tǒng)電池，投入實用存在困難。
在研究中，日本東北大學(xué)的一杉太郎副教授等人關(guān)注到了電解質(zhì)和電極界面的問題。通過使用真空裝置，并調(diào)整電池的制作方法，使電解質(zhì)和電極完美貼合。由于界面緊密貼合，鋰離子易于在電池中。解決了固體電解質(zhì)和電極受縫隙和雜質(zhì)影響無法緊密貼合的課題。
在使用試制的全固體電池進(jìn)行的實驗中，充電時間從使用電解液的傳統(tǒng)電池所需的30分鐘以上縮短至3分鐘。如果將全固體電池用于純電動汽車(EV)的電池，將實現(xiàn)快速充電。今后將與豐田和電池廠商共同推進(jìn)開發(fā)。
同為東北大學(xué)的折茂慎一教授和宇根本篤講師等人使用鋰和氫的化合物作為電解質(zhì)，將全固體電池的重量減輕了一半以上。此前研發(fā)的使用硫化物和氧化物作為電解質(zhì)的全固體電池要比使用電解液的電池更重。
使用鋰和氫的化合物后，存在只有在高溫環(huán)境下才能工作的問題，但通過對電解質(zhì)的成分等進(jìn)行改進(jìn)，由原來的120攝氏度降低到了90攝氏度。今后的目標(biāo)是使該電池在室溫下實現(xiàn)正常工作。計劃與三菱瓦斯化學(xué)合作，力爭5年后作為純電動車等配備的電池達(dá)到實用水平。
三星電子提高了使用硫化物的全固體電池的耐久性。反復(fù)充放電500次后仍可維持約80%的容量，已接近實用水平。此前存在反復(fù)充放電后容量急速減少的課題。但通過對正極的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精心改進(jìn)，并在正極內(nèi)均勻分散容易通電的物質(zhì)，解決了這一課題。這一成果已在上個月于京都市舉辦的電池研討會上發(fā)布。
目前作為主流的鋰離子電池單位體積的輸出功率較高，蓄電量也大。主要用于便攜終端及純電動車等。不過發(fā)熱可能導(dǎo)致破損，有觀點指出存在安全隱患。
新一代電池：配備現(xiàn)有鋰離子電池的純電動汽車充滿一次電的行駛距離僅為200公里左右。而汽油車在加滿油的情況下可行駛約500公里。新一代電池的目標(biāo)是將性能提高到與汽油車等同等或以上的水平。還力爭提高安全性和耐久性，縮短充電時間。
目前正在開展研發(fā)的新一代電池除了全固體電池及鈉離子電池之外，還包括使用空氣中的氧實現(xiàn)輕量化的空氣電池、使用鎂離子等蓄電量較多的多價離子電池等。
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