匯總:誰是新一代電池的最有力候選?

2023/05/09


  

中國寧德時代新能源科技(CATL)等企業正在加緊開發鈉離子電池(摘自該公司官網)

     

      鋰離子電池廣泛應用於純電動汽車(EV)、移動終端、蓄電池等領域,瞄準鋰電池之後的「新一代電池」的開發競爭日趨激烈。提高性能和安全性的最有力候選之一是全固態電池。因考慮到鋰資源價格高漲和穩定採購而不再使用鋰的電池也在積極推進開發。

     

      安全的全固態電池,開發處於緊要關頭

      

      一直被視為新一代電池最有力候選的是「全固態鋰電池」。其特點是將電解液由液態改為固態。與普通鋰離子電池相比,安全性更高,有望提高能量密度和實現快速充電。率先開發的是面向純電動汽車的全固態電池,豐田、本田、日産汽車等企業都在推進開發。

  

      全固態電池被設想在2020年代後半期配備到純電動汽車上。麥克塞爾(Maxell)已開始面向工業機械量産大容量全固態電池。據日本調查公司富士經濟(位於東京都中央區)預測,到2040年,全固態電池的市場規模或擴大到3萬8605億日元。但由於電解質為固態,充放電導致電極膨脹和收縮後,電解質會剝離,造成性能降低,因此仍存在有待解決的課題。

  

全固態電池成為「主角」的路上有3個坎

      
      目前在原有電池技術上日本被中韓逆轉,不得不轉變了政策,一直在積極推進全固態電池的開發。但磷酸鐵鋰等採用原有技術的液態電池進步顯著,與全固態電池的開發競爭激烈,日本忽視現有電池的研發已出現了弊端……

麥克賽爾將全球首次量産大容量全固態電池

      將於今夏開始生産用於工廠機器人的産品,耐用年限可達10年左右。全固態電池被認為將取代鋰離子電池成為新一代電池的主流。但生産成本估計超過鋰電池的4倍。目前只有小容量産品實現量産。在相關技術開發領域,日本企業處於領先地位……

日本技術或讓全固態電池充電時間降至1/2800
  

      研究人員在電解質和正極間設置約5奈米厚的緩衝層,把界面電阻降至2800分之1。界面電阻左右著充放電性能,電阻越小,越能快速通過大電流。經簡單計算,可將全固態電池的充電時間降至2800分之1……

日本車企大舉投資全固態電池
  

      本田將投入430億日元,到2024年啟動全固態電池的驗證生産線。豐田和日産等也將全固態電池視為王牌,加快開發。截至目前,用於電子産品等的小型電池的實用化取得進展,而車載全固態電池仍處於開發量産技術階段……

  

      鈉離子及氟化物等電池登場,目標是取代鋰

    

      以取代鋰離子為目標,使用鈉離子、氟化物離子、鎂離子等的電池也在推進開發。與鋰不同,這類電池能以低成本確保原料,而且有望因可攜帶的電子量增加而提高性能。

  

      鈉離子電池的電壓和能量密度較低,性能遜色於鋰離子電池。氟化物離子電池因性能遠遠高於鋰離子電池而備受期待,但電極的最佳材料尚未找到,預計要到2035年以後才能實現實用化。

  

新型電池專利:中國量居首,日美質佔優
  

      日經等對2003年以後不使用高價鋰的7種主要新型電池的有效專利進行了分析。按國別來看,中國在專利數量上壓倒其他國家,企業和機構方面,有效專利數量居首的也是中國科學院。不過,從衡量所持專利的競爭力的綜合指數來看,情況不太一樣……

中央硝子將量産鈉離子電池電解液,供應中企
  
      鈉離子電池有望通過量産使成本降至鋰離子電池的一半左右。中央硝子將量産鈉離子電池電解液,預計中國電池廠商將成為主要客戶,還考慮通過中國的合資工廠進行生産……

氟離子電池或成為主角,日本領跑研發
    
      氟離子電池存儲電力的性能提高至鋰電池的6~7倍,能做出更輕、更小的電池。充電一次行駛1000公里的純電動汽車(EV)將進入視野。理論上也能實現不使用稀有金屬的結構,易於避免資源採購風險……
鋰電池何時被超越?
  
      有很多人喜歡可以儲存很多電的鋰電池。但能毫不猶豫選擇鋰電池的或許只有現在。因為日美歐瞄準超越鋰電池,正在競相開發「鎂電池」及「鋅電池」。1990年代登場的鋰電池會丟掉主角的地位嗎?

   

      中國將新一代電池推向實用化

 

      新一代電池的開發在中國也很活躍。中國大型電池企業寧德時代新能源科技(CATL)於2023年4月宣佈,將向中國汽車製造商供應鈉離子電池的車載産品。中國科學院於2022年發佈了負極使用金屬鈉並將容量提高到鋰電池同等水準的技術。

  


    

      雖然日本以全固態電池的開發為中心,但日本經濟産業省在2022年3月召開的政府與民間的聯合磋商會議上對「向全固態電池進行集中投資」的政策表達了罕見的反省。新一代電池開發路線並不明確。日本會從多種技術中選擇並描繪出什麼樣的戰略藍圖呢?

 

寧德時代新技術使電池容量增至2倍

      新型電池名為「凝聚態電池」,據悉最快年內可量産。設想應用於電動飛機和純電動汽車……

三大維度分析電池産業:中日韓激戰
  
      從車載電池、手機電池和零部件材料三方面分析全球電池産業。鋰電池由索尼於1991年在全球率先實現商業化,日本企業一直保持著較高的競爭力,但南韓的三星SDI和LG新能源、中國的寧德時代和比亞迪等中韓企業崛起……
中國在研發鋰離子後繼電池領域領先
  
      中國在新型電池開發方面的存在感在提高。統計過去10年相關專利,中國位居首位,佔到一半以上。特別是被視為最有可能替代鋰電池的鈉離子電池方面大幅領先日美。在今後2~3年的電池主導權爭奪中,中國領先於日美的局面浮出水面。日美也有優勢……
中國將磷酸鐵鋰電池推向EV主流
  
      磷酸鐵鋰電池由索尼於2009年率先發售,但此前在鋰電池領域迅速成為主角的是容易增加容量的三元鋰電池。不過,目前磷酸鐵鋰電池出現了成為純電動汽車主流電池的勢頭,提升了被視為弱點的容量、引領技術革新的是中國的寧德時代……

  

 

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