視頻：3分鐘快充，松下全固態電池首次亮相
2023/12/19
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2023年9月，松下控股(HD)向媒體首次公開了正在開發的全固態電池(圖1)。從10%充到80%只需3分鐘。此外，充放電迴圈壽命很長，松下控股介紹為“(在室溫下)或達1萬～10萬次左右”。據介紹，預計2020年代後半期可實現技術實用化，但具體用途和量産時間仍在討論中。設想了各種利用短時間快速充電的用途，但目前最有潛力的應該是不太拘泥續航時間的無人機。
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圖1：松下控股開發的全固態電池 市售的電池充電需要1小時以上。另一方面，此次的全固態電池可在3分鐘內充滿電(照片：日經XTECH) |
充電速度達到現有電池的20倍以上
松下控股透露，這種全固態電池是“高輸入輸出型”。也就是説，與能量密度的高低相比，這種類型優先考慮充放電的速度。3分鐘的超快速充電按充電率(C-rate)來看可以説約為15C（注1)。
注1：充電率(C-rate)是指以不依賴電池電流容量的形式顯示電池充放電時的電流大小的指標。1小時內使電池充電率從0%提高到100%(滿電)，計算上的額定電流值為1C。因此，10C是以60分÷10＝6分鐘充滿電。100C則是36秒內充滿電的電流值。但實際上電池無法以恒定的電流值充滿電。
在包括智慧手機電池在內的現有民用鋰(Li)離子可充式電池(LIB)中，雖然大部分都號稱可快速充電，但充電率僅為1/2～1C，即充電需要1～2小時。
在電池中，充放電性能的高低與充放電迴圈壽命的長短一般呈正相關，這種電池也是如此。在攝氏60度的高溫下，使用液體電解質的鋰電池只能維持極短的迴圈週期，但這種電池仍可以保持較高的容量保持率。
全固態電池也沒有漏液等隱憂，在安全性和可靠性方面也優於現有的鋰電池。
適合調查用無人機
松下控股表示，高輸入輸出型的全固態電池非常符合調查用無人機的用途。
第一，無人機升空需要相當大的功率。在升空過程中，為了控制姿勢，會在瞬間需要100～150C的大電流，新電池可以滿足這種需求(圖2)。
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圖2 安裝了此次全固態電池的小型無人機 iRobotics提供無人機，為松下控股的實驗提供了協助(照片：日經XTECH) |
在無人機的飛行演示中，松下控股展示了從電池充電到飛行、再充電後重新飛行的整個過程。驗證實驗協助：iRobotics(攝影：日經XTECH)
第二，調查用無人機的每次作業只持續短短幾分鐘。調查結束後，無人機著陸並檢查數據，然後再次飛行，如此反覆。但是，現有的蓄電池很快就會耗盡，而且再充電需要較長時間，所以常見的使用方法是事先攜帶20個以上的滿電電池，以隨時更換。
另一方面，如果是這次的高輸入輸出型全固態電池，就算飛行幾分鐘後電池容量耗盡，也可以在降落後檢查數據的幾分鐘內完成充電。也就是説，無需攜帶大量沉重的電池。
目前，松下控股正在利用iRobotics 的小型無人機進行全固態電池的實驗，將積極推進與其他無人機製造商的聯合開發。
能量密度仍然很低
問題是能量密度比現有的鋰電池低這一點。但松下控股表示，到2020年代後半期，有望將能源密度提高到現有鋰電池的水準。
松下控股負責此次高輸入輸出型全固態電池的研究開發和開拓用途，松下能源公司則正在開發更接近商業化的鋰電池和下一代鋰電池，試圖實現彼此的職能分工。
野澤哲生 日經XTECH/日經Electronics
資料來源 https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/00001/08462/
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