1次充電可行駛相當于東京至大阪的500公里的鋰離子電池技術(shù)開發(fā)在日本正日趨活躍。積水化學工業(yè)的技術(shù)已經(jīng)具備取得突破的頭緒,,旭化成也已接近,。均能采用現(xiàn)有的電極,,預計到本世紀20年代前半期實現(xiàn)實用化。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省將扶持充分發(fā)揮電池性能的技術(shù)開發(fā),。在世界范圍內(nèi),,轉(zhuǎn)向純電動汽車(EV)的趨勢正在加速,如果作為課題的續(xù)航距離大幅延長,,以鋰離子電池為主角的時代或?qū)⒗^續(xù)持續(xù),。
如果在完全充電狀態(tài)下可行駛500公里,將匹敵汽油車的性能,。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省等認為這是純電動汽車普及的條件之一,,提出2030年達成的目標。純電動汽車迅速普及的中國結(jié)束了對續(xù)航距離低于150公里的車型的補貼,,增加了續(xù)航距離長的車型的補貼,。
鋰離子電池于1991年商品化,被用于筆記本電腦和攝像機等,。2009年被用于量產(chǎn)型純電動汽車,。完全充電可行駛的距離在200公里左右。一般認為2010年代初以當時的技術(shù)難以達到500公里,,到2030年前后將被全固體電池等新一代電池取代,。
新一代電池的開發(fā)在世界范圍內(nèi)日趨活躍,但技術(shù)上的課題很多,。另一方面,,鋰離子電池的技術(shù)開發(fā)取得進展,500公里的突破日趨具有現(xiàn)實可能性,。研究人員等預測「鋰離子電池還能繼續(xù)使用10年左右」,。
鋰離子電池通過鋰離子在正負電極間移動來產(chǎn)生電力和進行充電。要增加電池的容量,,有必要增加電極中存儲的離子,,或減少內(nèi)部電阻,使電子通過更加容易,。
積水化學開發(fā)的是用于正極的技術(shù),,在加入的碳材料的結(jié)構(gòu)上下功夫,使電子流動更容易,。擴大正極之中電子通過的通道,,電子流動更加順暢,,達到以往的10倍左右。除了大量獲得發(fā)生的電流之外,,電極不易損壞,,耐久性得到提高。
將使正極加厚,,以便更多取得鋰離子,。在實驗中,電池的容量提高了3成左右,??蓪⒗m(xù)航距離從現(xiàn)在的400公里提高至超過500公里的水平。計劃到2021年作為零部件加以銷售,。
旭化成則是通過向負極混入氧化硅,,將容量提高2成左右。向采用碳類材料的負極中加入硅系物質(zhì),,使得存儲鋰離子更加容易,,能增加容量。但是,,具有在捕捉一部分離子的情況下無法釋放的問題,。通過在負極中預先注入離子,讓被捕捉的部分不產(chǎn)生活動,,鋰離子的取得和釋放變得順利,。旭化成力爭在數(shù)年后實現(xiàn)實用化。
此外,,采用此前不存在的電極材料的研究也在推進,。橫濱國立大學的藪內(nèi)直明教授與松下合作,開發(fā)了混入氟的正極,。不僅是金屬,,氧氣也能用于電極內(nèi)的電子流動,容量達到2倍,。住友化學推進采用鋁的負極的開發(fā),,提出將容量提高至2.5倍的目標。
橫濱國立大學的藪內(nèi)教授等人致力于開發(fā)大幅提高鋰離子電池容量的新材料
日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省將自2019年度起,,開發(fā)使完全用完鋰離子電池電量成為可能的技術(shù),。為了防止起火事故等,電池以低于上限的容量使用,。將扶持能準確檢測剩余電量的傳感器的開發(fā),,增加可使用量。在2019年度預算中列入2億5千萬日元,,力爭到2023年實現(xiàn)實用化,。
日本曾在鋰離子電池領(lǐng)域席卷世界,,但2011年以后專利申請出現(xiàn)減少。在中國,,大學和企業(yè)等的專利申請增加,,到2015年,發(fā)展為日本和中國各占整體的3分之1,。為了增加續(xù)航距離,大幅增加電池容量的技術(shù)開發(fā)正在推進,,中國的專利申請預計進一步增加,。