今天談一個(gè)很專業(yè)的話題:全固體電池,。 因?yàn)檫@一塊電池,,正在引發(fā)一場(chǎng)嶄新的產(chǎn)業(yè)革命。 當(dāng)滿大街都跑起綠牌照汽車時(shí),,我們很自豪地說:汽車已經(jīng)進(jìn)入了電動(dòng)時(shí)代,。 而汽車之所以進(jìn)入了電動(dòng)時(shí)代,是因?yàn)殇囯x子電池的出現(xiàn)與普及,。 憑借高能量密度,、高效率及低自放電率,鋰離子電池已經(jīng)在如今的電動(dòng)汽車行業(yè)中占據(jù)了主導(dǎo)地位,。但是,,鋰離子電池普遍采用易燃的液體電解質(zhì),在遭到刺穿后,,會(huì)發(fā)生起火,、爆炸等狀況,引發(fā)嚴(yán)重安全問題,。 當(dāng)前的鋰離子電池已經(jīng)達(dá)到了300瓦時(shí)每公斤的能量密度,,接近了鋰離子電池的理論性能極限。也就是說,,鋰離子電池的發(fā)展,,已經(jīng)碰到了天花板。 那么,,我們用什么來開啟后鋰電時(shí)代,? 一種安全性更高,沒有自燃和爆炸的風(fēng)險(xiǎn),,并且能量密度要顯著高于鋰離子電池的新型電池,,已經(jīng)成為世界各國(guó)爭(zhēng)雄的寶貝,那就是“全固體電池”,。 固態(tài)電池采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)替換了可燃性的有機(jī)液態(tài)電解質(zhì),,大幅提升了電池系統(tǒng)的安全性,同時(shí)能夠更好適配高能量正負(fù)極并減輕系統(tǒng)重量,,實(shí)現(xiàn)能量密度同步提升,。 東京工業(yè)大學(xué)和豐田研究團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)出一種全固態(tài)電池,其功率密度是現(xiàn)有鋰離子電池的三倍,,能量密度是現(xiàn)有鋰離子電池的兩倍,,這使得全固態(tài)電池有可能克服電動(dòng)汽車的現(xiàn)存缺點(diǎn)。 鋰電池與全固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)對(duì)比
目前,,世界上全固態(tài)電池的一半的專利,,由日本企業(yè)擁有。尤其是豐田汽車公司,、松下電氣公司,、TDK和村田制作所,、日立造船等公司,是全固態(tài)電池研發(fā)的先行者,。 日本企業(yè)將全固態(tài)電池看作是繼氫能源電池之后,,新能源的一場(chǎng)革命,因?yàn)檫@一種全固態(tài)電池不僅將給電動(dòng)汽車帶來真正意義上的發(fā)展生命,,同時(shí),,也將給筆記本電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品的待機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)3倍以上,,為船舶甚至城際列車帶來新的動(dòng)力,。 從2020年開始,,TDK和村田制作所,、FDK等公司開始了全固態(tài)電池的量產(chǎn)。今年,,太陽誘電和Maxell公司也開始了全固態(tài)電池的量產(chǎn),。日本正式開啟了全固態(tài)電池的商業(yè)化時(shí)代。 日本企業(yè)為何要搶在中國(guó)企業(yè)之前,,致力于全固態(tài)電池的研發(fā)與生產(chǎn),? 最大的原因有兩點(diǎn): 第一,日本傳統(tǒng)車企輕視了電動(dòng)汽車,,因此在鋰電池的研發(fā)上,,落后于中國(guó)的企業(yè)。 第二,,制造鋰電池所需要的核心材料鋰,、鈷等稀有金屬,大多數(shù)被中國(guó)企業(yè)所控制,,而且短短的幾年時(shí)間里,,價(jià)格翻了3倍。 日本量產(chǎn)的全固態(tài)電池
誰掌控鋰資源,,誰就掌控了電動(dòng)汽車發(fā)展的“命門”,。這就促使日本汽車制造企業(yè)堅(jiān)持發(fā)展全固態(tài)電池、氫燃料電池車(FCV),。日本汽車能源的推演目標(biāo)是:混合動(dòng)力車是過渡產(chǎn)品,,中期內(nèi)發(fā)展插電式混合動(dòng)力車和純電動(dòng)汽車,中長(zhǎng)期內(nèi)將氫燃料電池車作為日本汽車產(chǎn)業(yè)的終極發(fā)展目標(biāo),。 而全固態(tài)電池成了日本突破鋰電池核心材料被中國(guó)企業(yè)控制困境的關(guān)鍵,。因?yàn)槿虘B(tài)電池將大大減少對(duì)鈷、鋰的需求,。同時(shí),,也能發(fā)揮日本在新材料研發(fā)上的優(yōu)勢(shì),,使得中國(guó)電池生產(chǎn)企業(yè)難以在短期內(nèi)追趕上日本。 最近10年,,日本舉全國(guó)之力推進(jìn)全固態(tài)電池的研發(fā),,尤其是材料等最尖端的研究正在加速。出光興產(chǎn)公司已在千葉事業(yè)所啟動(dòng)作為電池核心材料的硫化物系固體電解質(zhì)的量產(chǎn)實(shí)證設(shè)備,。該公司在該電池材料領(lǐng)域擁有世界頂級(jí)的170多項(xiàng)專利,,是業(yè)界的梟雄。三井金屬公司也已經(jīng)引進(jìn)了硫化物類電解質(zhì)的量產(chǎn)測(cè)試設(shè)備,。 豐田汽車公司投入實(shí)驗(yàn)性使用的全固體電池
住友化學(xué)公司和京都大學(xué)則開始了全固態(tài)電池未來型的研究,,希望利用比硫化物安全性更高的氧化物系電解質(zhì)進(jìn)行全固態(tài)電池的革新。 日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)宣布,,借助于日本新材料的深入研發(fā),,將在2022年前,與豐田汽車,、松下確立車載全固態(tài)電池的技術(shù)規(guī)格,。同時(shí),在2030年,,正極采用空氣,,負(fù)極采用金屬鋰,電解質(zhì)采用氧化物材料的全固態(tài)Li空氣電池可能問世,。 根據(jù)富士經(jīng)濟(jì)研究所的預(yù)測(cè),,全固態(tài)電池的世界市場(chǎng)在2018年時(shí)的規(guī)模為24億日元,但是到2035年,,將擴(kuò)大到2萬6772億日元(約1585億元人民幣),。中國(guó)電池制造廠家也開始奮起直追! 全固態(tài)電池,,已成了中日兩國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的新高地,。 ——————————————————
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