「全固態電池」現已將電動車（EV）的續航距離由鋰離子電池大半徑提升，世界各國的電池製造商和研究機構都在競相開發。今年6月，豐田汽車公司宣佈將在2027年之前上市全固態電池驅動的電動車。對此，本報向與該公司開展聯合研究的橫濱國立大學藪内直明教授詢問了相關研究的前緣狀況。
圖 1 橫濱國立大學 藪内直明教授
——全固態電池是一種什麼樣的電池？
「它的單位體積可儲存的能量（體積能量密度）非常高，可以延長電動車的續航距離。其終極因數在於它可以省去冷卻裝置。全固態電池還可以在高溫下工作，因此以前用於冷卻的空間現在可用於充填電池。」
「另一個優點是適合快速充電。在作爲基礎材料的固態電解質中，鋰離子的行程速度高於（鋰離子電池的）電解液。然而，這只是理論上可實施，現實中還需要進一步鑽研。」
——鑽研哪些方面呢？
「必須將電池從外部進行約束。電池内部的電極在充放電程序中會膨脹和收縮。要保持與固態電解質的界面及其困難，鋰離子的路徑會被切斷。爲了防止這種情況，一般會採取使用侷限裝置進行施壓的措施，但即使這樣也不能做到完美。因爲使用了新部件，這就使得省略冷卻裝置帶來的優勢減半了。」
「我們的實驗室與豐田合作開發了一種完全不會膨脹或收縮的特殊電極。這樣就可以在不施加任何侷限壓力的情況下，穩定地進行1000多次充放電。雖然使用的是一種名爲釩的昂貴金屬，但我們認爲它可以實際應用於高端汽車中。如果要擴大應用的車型範圍，則需要使用更便宜的金屬。」
——豐田已經發布了全固態電池的業務計劃。
「具體細節不太清楚，但從該公司之前宣佈將用於油電混合車，現在改面向電動車來看，應該取得了一些重大研究成果。」
——包括小麥克賽爾在内的幾家製造商開始量產全固態電池。
「已經實施量產的全固態電池容量比面向EV的電池容量小得多。我認爲，它們與面向EV電池的區分不同。面向EV的電池更注重體積能量密度，而現有產品則在耐熱性等方面有其他的優勢。」
「許多製造商聲稱本世紀20年代後期就可以投入實際使用，但根據目前的技術水平來推測，那個時期可能才開始試生產。日本曾經在研究開發方面獨佔鰲頭，但現在外國製造商正在迎頭趕上。使用特殊電解液代替傳統電解液的改良型鋰離子電池的研發也在取得進展。全固態電池並不一定是唯一的解決方案。」
中國在鈉離子電池技術中處於領先地位
用於EV的蓄電池開發中，兩個重要因素是延長續航距離和降低成本。定位爲後鋰離子電池的全固態電池的優勢在於續航距離方面，而鈉離子電池則在降低成本上具有優勢。正因中國企業在鈉離子電池的商業化方面走在前緣，所以人們對全固態電池也寄予了厚望。
熟悉中國電池相關情況的北京凱美萊資訊諮詢公司調查員姚穎表示：「日本製造商別無選擇，只能儘快將全固態電池投入實際應用。」這是因爲，如果中國企業正式進入全固態電池市場，那麼市場爭奪戰將愈演愈烈。
在鈉離子電池領域，目前形成了中國企業領先的局面。因此，對於現有的鋰離子電池市場份額正在不斷減量的日本電池行業而言，全固態電池是最後的寄託。現在正是面向商業化推進開發的關鍵時刻。
日文：土屋丈太、《日經產業新聞》、2023/7/24
中文：JST客觀日本編輯部
