日本的材料廠商著眼於純電動汽車（EV）用全固態電池的普及，已開始推動量産核心部件「電解質」。AGC憑藉把生産時間縮短至此前10分之1的新技術加入競爭，最早將於2027年實現商業化。出光興産將讓用於驗證的第2工廠投入運作，通過與豐田的合作加快量産。全固態電池有可能大幅提高純電動汽車的性能，其關鍵零部件的競爭將變得更加激烈。

  　　

　　AGC在汽車玻璃領域排在世界第1。在橫濱技術中心的一角，熔解後黏稠的黑色液體從熔爐中流出。在1000度以下的爐中熔解硫化鋰和五硫化二磷等最多10種原料、使之均勻混合的研究正在被推進。液體冷卻後，就會産生用於全固態電池的黃色硫化物類的固態電解質。

  　　

　　應用玻璃技術，力爭後來居上

 　　

　　「雖然是後來者，但這是完全可以反超的新技術」，AGC的高級經理岡畑直樹這樣表示。AGC于9月宣佈，將開展「硫化物固態電解質」業務。電解質會明顯影響純電動汽車用全固態電池的性能。

  　

AGC利用新技術將「硫化物固態電解質」的生産時間縮短為此前的10分之1（照片為橫濱技術中心）

　 

　　全固態電池被認為是純電動汽車的新一代電池的首選，汽車企業等競相推進研發。豐田希望通過10分鐘以內的充電，實現現有純電動汽車2倍以上的續航里程（1200公里），正在推進開發，力爭在2027～2028年實現商品化。

    　　

　　在固態電解質領域領跑的出光興産等日本企業早在20～30年前就開始進行研究和實際驗證。AGC的研發還不到4年，但是9月以後「反響很大，世界各國的企業都來諮詢」（該公司）。帶來衝擊的是AGC加快量産速度的新生産技術。

    　　

　　電解質負責在電極之間運輸鋰離子。現在主流電池的電解質是液態，但全固態電池將改為固態。如果使用固態硫化物，離子比在液態中更容易通過，電池的輸出功率會提高。此外，由於更加耐受溫度變化，電極材料的自由度隨之提高，「充電時間縮短」「續航里程延長」「電池小型化」將成為優勢。

     　

　　耐久性和生産成本阻礙普及

  　　

　　但是，由於硫化物的固態電解質在化學性質上不夠穩定，要用於純電動汽車，「耐久性」和「生産成本」成為主要障礙。此外，此前採用的把原料混合起來的合成方法很難使多種原料均勻混合。

 　

　

　　AGC進入市場的契機是想到可以應用在100多年的玻璃業務中積累的熔解技術。在生産玻璃時，需要在最佳條件下熔解多種原料、使其均勻固化，AGC在這一技術上具有優勢。

   

  　

　　目前AGC掌握了熔解硫化鋰等原料、以較高的均勻性生産固態電解質的自主技術。與以往的生産方式相比，化學反應速度更快，生産時間降至10分之1以下。AGC的高級經理岡畑直樹表示：「面向需要大量電解質的汽車，能夠切實降低生産成本」。

 　　 

　　日本科學技術振興機構的估算顯示，全固態電池的生産成本達到採用液態電解質的鋰電池的4～25倍，電解質在材料成本中佔到76%。如何降低電解質的量産成本，成為使用全固態電池的純電動汽車普及的關鍵。

  　

AGC開發的全固態電池的電解質

　  

　　此外，對於在合成中難以混合的原料，採用新技術後也可以更容易使用，使電解質的組成更加多樣化。用於電解質的鋰具有很高的稀有價值。AGC還尋求利用從品質不同的廢舊電池中回收的原料。計劃到2025年設置大型試驗設備，在2027～2028年之前實現商業化，到2030年實現每年100億日元的營業收入。

   　　

　　還出現了瞄準市場投放的合作。硫化物類固態電解質專利申請數居世界第2位的出光興産10月與豐田就全固態電池的量産開展合作。通過從材料到電池産品的一貫制開發提升速度。出光興産的社長木藤俊一表示：「將解決（純電動汽車用戶）對續航里程的擔憂、充電時間長等課題」。

    　　  

　　攜手豐田從材料到電池産品展開一貫制開發

    　　 

　　大型石油批發商出光興産把高性能材料作為增長領域，還具有材料廠商的一面。在位於千葉縣袖浦市的次世代技術研究所，7月生産驗證用固態電解質的第2工廠投入運作。到2027年度，還將在千葉縣內的其他地點新建主要向豐田供貨的量産設備。出光興産擁有從煉油廠的副産物中獲得電解質原料的訣竅，從原料到合成全面涉足電解質業務，能夠降低成本。

    　　

　　與此同時，三井金屬也是先行者。該公司擁有控制微觀水準的粉體粒子、生産固態電解質的技術。洽購不斷增加，在2023年2月決定把驗證用産能翻一番。

      　　 

　　日本的大型材料企業正在為最快2027年啟動量産而加緊準備。豐田計劃最早在2027年推出搭載全固態電池的純電動汽車。日産也計劃在2024年之前建立試製生産線，到2030年在日本國內銷售搭載全固態電池的純電動汽車。

  　　

　　隨著電解質變成固態而受到期待的是影響能量密度的電極的變化。日本名古屋大學的客座教授佐藤登認為，「如果負極能使用金屬鋰等，電池性能將得到飛躍性提高」。

   　　

　　英國調查公司IDTechEx估算稱，到2033年全固態電池的全球市場規模將達到80億美元。

   

     

　　電池明顯關係到純電動汽車的續航里程、充電時間、使用壽命、安全性等。日本汽車企業在純電動汽車銷售方面起步較晚。能否利用全固態電池，提供消費者追求的純電動汽車的新價值？材料企業的量産技術也正受到考驗。

   　　

　　日本專利申請量居首，海外企業也在崛起

   　　

　　日本在全固態電池方面領先。數據分析公司Astamuse的資料顯示，從相關專利的申請數量（2011～2022年累計）來看，日本排在首位，接近第2位的中國的2倍。從基於品質的「綜合專利實力」來看，日本也位居榜首。從企業來看，豐田、松下控股、出光興産躋身前列。

 　　

　　但競爭很激烈。三星電子等南韓企業在專利方面崛起，美國、德國、中國也將擴大政府支援。

  　　

　　此外，中韓企業還將積極發展電解質呈凝膠狀、生産線與現有電池基本相同的「半固態電池」等。東京工業大學的特聘教授菅野了次針對中國指出，「為了儘早提高性能，（中國）將推進容易實用化的研究」。

    　　

　　鋰電池由日本企業旭化成發明，1991年索尼集團在世界上首次實現了商品化。隨著「攜帶型（portable）」一詞流行起來，鋰電池在手機等小型設備上得到普及。還擴展到汽車領域，各類企業參與進來，性能飛躍式提高。

  　

　　日本的材料廠商擁有多樣化的技術基礎，但潮流取決於市場。要實現最佳性能和成本，企業的合縱連橫不可或缺。

      　　

　　日本經濟新聞（中文版：日經中文網）藤生貴子、沖永翔也

  　　

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