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日本在推進鋰硫磺電池技術研究

2020/04/09

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      日本關西大學的石川正司教授將用於正極的硫磺放入碳材料的微小孔洞,抑制了充放電導致的硫磺溶解,減輕了容量的下降。試製品進行了50次充放電,容量也僅下降2成。今後的目標是提高至1000次左右,壽命達到實用化標準的5年以上。

 

       海外也存在有潛力的成果。澳大利亞蒙那許大學的研究團隊製造出了200次充放電後容量仍保持99%以上的鋰硫磺電池。通過在正極材料硫磺顆粒之間形成縫隙降低了劣化。不過,這種電池的電解液較多,無法直接實用化。石川教授評價稱,「課題很多,但充放電次數接近實用」。

   

       鋰硫磺電池還存在難以實現大型化這一課題。如果加大體積,在正極之中移動的鋰離子的速度將變慢,無法獲得充分性能。

     

早稻田大學力爭實現鋰硫磺電池的大型化(圖片由逢坂哲彌教授提供)

    

      早稻田大學的逢坂哲彌教授等人開發出均勻填充硫黃製作正極材料的技術,改善了大型化引起的電池老化。此前製作成硬幣大小都很困難,此次將薄片狀的電池疊加,成功試製出了手掌大小、重43克的電池。重量是相同輸出功率鋰電池的約4分之1。據稱可以將薄片狀的電池製成A4紙張的大小,結合用途改變張數和大小進行設計。

 

       日本政府也對開發提供支援。在新能源産業技術綜合開發機構(NEDO)的協助下,湯淺(GS Yuasa Corporation)正在開展電動飛機的研究。據稱,輕量、能量密度高的鋰硫磺電池適合重量受到限制的飛機。力爭2030年製作出實用級別。

 

       日本的科學技術振興機構(JST)計劃新建新一代電池的開發中心,最早將於2020年10月開始選定具體的設置場所。將邀請諾貝爾化學獎獲得者吉野彰擔任顧問。

 

      瑞穗情報綜研預計,2030年前後將有替代鋰電池的産品上市。逢坂教授認為,「2~3年後企業將推出用於無人機和可穿戴終端等的實用化電池」。

 

       海外的研究也很活躍。近6成鋰硫磺電池相關的論文在中國,其次是美國。日本僅佔2.8%,排在第7。中國在國家重點研究開發計劃中將新一代電池定位為重點領域。日本在鋰電池的市佔率被奪走,在新一代電池領域也處於下風。

 

      日本經濟新聞(中文版:日經中文網)福井健人

 

      新一代電池:性能大幅超過鋰電池的蓄電池。例如應用於純電動汽車時,如果想要實現與現有汽車相同的續航里程,電池性能需要達到鋰電池的4倍以上。

 

      最具代表性的是全固態電池。由於使用固態電解質而非易燃的有機溶劑,全固態電池不易燃,安全性能高。此外,使用蘊藏量豐富的鈉的「鈉離子電池」以及與空氣中的氧發生化學反應的「空氣電池」等研究也在推進。

 

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