日本專家作田敦談EV普及關鍵的全固態電池
2023/06/06
全固態電池通過使用不易燃的電解質,可以避免起火的危險。鋰離子電池也很少發生火災,實際上在日本並未出現鋰離子電池起火導致的EV起火。但即使1億輛汽車中有一輛發生起火事例,也將嚴重損害可靠性。這一點也是全固態電池的實用化受到期待的重要原因。
記者:輸出功率是否也會超過鋰離子電池?
作田敦:在研究層面,已經有了輸出功率比鋰離子電池更高的全固態電池。而且在高溫下可以獲得數倍的輸出功率。如前所述,這是在高溫下會劣化的鋰離子電池所沒有的優勢。
最大的課題是構建量産體制
記者:為了實現實用化,都面臨哪些課題?
作田敦:最大的課題就是能否量産。與鋰離子電池相比,量産工藝存在各種課題。
首先,電解質層的成形需要高壓壓力。鋰離子電池是在開孔的聚合物膜上澆注電解液以製造電解質層。另一方面,全固態電池一般採用的硫化物固態電解質每1平方釐米需要用1t左右的壓力壓固。如果是10平方釐米,就需要10t的壓力。
這種高壓壓力考驗技術實力,並且也需要壓力設備,還需要很多工時。製造每年供幾十萬輛EV使用的全固態電池並不容易。
原材料成本比採用廉價電解液的鋰離子電池高,也是量産時需要考慮的問題。希望固態電池的壽命超過現有鋰離子電池的性能。在量産大尺寸全固態電池時,這一點需要充分考慮。
記者:那麼,配備全固態電池的EV距離實用化還很遙遠嗎?
作田敦:現在已經到了實際配備全固態電池的EV試行駛的階段。3年後或許實現生産10輛及100輛左右。但要達到能量産的體制,能面向大眾銷售的水準,還不好説需要多長時間。
面向EV量産能確保充足續航距離的大尺寸全固態電池還需要時間。即使解決了技術性課題,也要首先小規模製造,進行行駛測試,找出缺陷等,然後構建量産體制。也有調查結果顯示,到2035年左右可以形成1~2萬億日元規模的市場。即便如此,最初肯定先從高端車開始配備。
也面臨材料課題。比如,電解質採用的硫化物類材料一接觸空氣就會劣化,或者産生硫化氫。
有時即使在研究室的乾燥室能夠製造,但以工廠的濕度也有無法製造足夠品質電解質層的事情。目前在推進開發即使濕度並不完全受到控制的工廠,也可以生産的技術。
不過,雖説需要時間,但技術卻在穩步進步。另外,擴大EV市場需要全固態電池實用化。現在,不能拋開EV考慮製造業。要想更加準確地捕捉EV市場的動向,需要關注全固態電池的開發情況。
作田 敦: 日本大阪公立大學研究所工學研究科物質化學生命係專業應用化學領域準教授
2011年日本大阪府立大學研究所工學研究科物質化學系專業博士後期課程修完後,同年任日本學術振興會特別研究員。2012年任産業技術綜合研究所研究員。2016年任該研究所主任研究員。2017年任大阪府立大學研究所工學研究科助教,2020年任準教授。2022年起任現職。專業領域是新一代可充式電池用材料(全固態電池、鋰硫黃電池)及無機材料化學。
記者為 高市清治 日經XTECH、Koyama Takahiro 自由撰稿人
資料來源:日經XTECH
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/mag/nmc/18/00046/00045/
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