客觀日本

JST「革新性GX技術創造事業」,集結全日本力量推進「新一代蓄電池」研發

2023年02月27日 宏觀政策與科學獎

日本的科學技術振興機構(JST)在利用2022年度補充預算(基金497億日元)進行的爲期5年的「革新性GX技術創造事業」(GteX)中,正在集結日本全國的大學、國立研究機構的研究人員組成團隊,推進環境負荷小且具有飛躍性高性能的創新型蓄電池、發揮氫能本質的氫技術創新、闡明未知代謝路徑的新型生物生產等三個研究方向的研究。JST理事長橋本和仁表示:「目前正在進行GteX的詳細制度設計。在基礎研究方面,曾經有過ALCA-SPRING(尖端低碳技術開發與新一代蓄電池)專案,並且該專案已經證實,由全國頂尖研究人員參與的團隊式研究很有效。我們將以該專案爲模式推進工作。」

在ALCA-SPRING專案中,自2013年度至2022年度的10年間,彙集了來自日本全國的50個大學與國立研究機構、80個研究室的頂尖研究人員,開展了整個日本參與的大規模新一代蓄電池的團隊式研究開發。

該專案獲得了多項研究成果,其中全固態鋰電池開發團隊成功地將研究成果整體移交給了有衆多企業參與的NEDO的SOLiD-EV專案,爲實用化做出了巨大貢獻。在小型全固態電池方面,TDK、FDK、村田製作所、Maxell都已經進入量產設備的建設階段,實用化進程不斷推進。在鋰硫全固態電池方面,除了開發成功了全球最高性能的正極材料外,研究人員還闡明瞭電解質界面的劣化機制。氧化物型全固態電池、正極不溶型鋰硫電池、金屬空氣電池、鎂金屬電池等多個團隊也取得了豐碩成果。

擔任研究總負責人(PO)的NIMS研究員魚崎浩平表示:「日本原本就在電池研究方面處於領先地位,但2000年以後被中國和美國迅速趕上,市場也逐漸被搶走。日本雖然有危機感,但是在以往的蓄電池發展專案中,各個專案之間一直缺乏實效性合作。爲此,2011年文部科學省(以下簡稱「文科省」)、經濟產業省(以下簡稱「經產省」)以合作爲前提召開了聯合研討會議,並以此爲契機,設立了ALCA-SPRING專案。文科省、經產省的RISING、ALCA、CREST·Sakigake等專案經理、企業代表等構成的管理委員會負責該專案的整體管理。

雖然常有報導稱已開發出了全球最高性能的電極和電解液,但對電池而言最重要的是整體組合起來之後的實際工作狀況,因此推進團隊式研究是必然的。最初,各研究人員的意識還存在差異,但伴隨着在各個階段關口與管理委員會的討論、團隊會議的推進等, 研究人員受到了來自不同立場的各式激勵,逐步看到成果,從而逐漸凝聚爲一個團隊。」

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NIMS研究員魚崎浩平(左)、大阪公立大學校長辰巳砂昌弘(右)

事實上,研究人員在階段性關口進行過多次更換,最初的77名成員(PI)中,現在仍參與計劃的只有36人,還有28人系中途加入。其中有許多沒有電池研究開發經驗的研究人員。此外,該專案培養出了衆多人才,參與專案的511名碩士研究生和102名博士研究生中,分別有393人和42人目前就職於電池相關企業。

全固態電池組組長、大阪公立大學校長辰巳砂昌弘表示:「我們有全固態鋰電池和鋰硫全固態電池兩個子團隊。團隊的全體人員一直以提高TRL(技術成熟度)爲方針,無論是材料開發還是設備開發,都將製造和分析融爲一體展開研究。其中,全固態鋰電池團隊在5年的階段性關口中,TRL超過了3,得到了相關企業人士的高度評價,因此整個團隊都移交給了NEDO專案。在NEDO,最初很多研究人員都感覺和企業有距離感,但透過實際合作一起製作電池,理解了企業真正需要的基礎研究是什麼、自己製作的東西將如何應用到電池中,現在已經可以順利開展團隊研究了。另一方面,鋰硫作爲全固態電池的材料具有本質上的優越性,在JST專案中我們正繼續操作推進提高TRL的研究。」

JST橋本理事長表示:「爲了推進團隊式研究,相關人員必須進行徹底的討論。評價既不能目光短淺,也不能過分長遠。將評價結果反映到專案營運中,並與預算分配鉤極爲重要。我們將爲GteX項目選擇一個能理解專案意義並可以發揮強大領導能力的人作爲負責人。」

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JST理事長橋本和仁

GteX的3名PO將由JST選定,其後將公開招募各專案的負責人。

原文:《科學新聞》
翻譯:JST客觀日本編輯部