客觀日本

下下代蓄電池的性能和成本將優於「全固體電池」

2021年01月20日 電子電氣

電池行業目前正在研發充電性能和成本比促進了純電動車(EV)及智慧型手機普及的鋰離子電池的下一代電池——全固體電池更勝一籌的下下代蓄電池。下下代蓄電池利用容易獲得的材料代替鋰。今後有望開發出旨在實現去碳社會、到2050年實現溫室氣體淨零排放的新技術。

全固體電池被視為繼鋰離子電池之後的新一代電池的「最佳候選」。鋰離子電池使用易燃的有機溶劑,而全固體電池使用固體材料,具有不易燃等優點。但由於使用鋰材料,資源有限,將來需求增加的話,將難以確保資源,成本可能會升高。

大阪府立大學的林晃敏教授等人著眼於鈉,開發出了混合了銻和硫的電解質。離子的易流動性比全固體鋰離子電池的最高值還高30%。而且鈉電解質比鋰更柔軟,模製性優異。在全固體電池中,電極與電解質的接觸面存在問題,而利用鈉電解質就容易形成這種接觸面,還有助於延長電池的壽命。林晃敏教授介紹說,計劃兩三年後試製電池,與企業共同推進實用化,可以低成本製作高性能的電池。

九州大學的豬石篤助教和岡田重人教授等人開發了正極和電解質採用氯化物、負極採用錫的蓄電池。原來的電解質只能在高溫下工作,通過向其中添加錳而提高了穩定性,可以在30攝氏度的溫度下充放電。岡田教授表示,容量也有望達到鋰離子電池的2~3倍。計劃3~5年後改良成正極採用鈣、負極採用氯化物的蓄電池。

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九州大學新開發的蓄電池採用資源豐富的氯化物=圖片由九州大學提供

電池材料採用鋰等稀土類或貴金屬的話,材料成本會升高。而氯化物和鈉原料能以低成本從海水及地殼中獲取。稀土類和貴金屬的供應風險也較高。岡田教授表示,「新開發的電池能穩定供應原料也是一個優點」。

可再生能源容易受天氣影響,供應不穩定,下下代蓄電池有望作為儲存和釋放此類電力的固定式蓄電池使用。雖然無需像電動車那樣快速充放電,但穩定供應大容量電力非常重要。

以2050年實現去碳社會為目標的新一代技術競爭將是一場漫長的競賽,尤其是蓄電池的開發,鋰離子電池也花費了近20年的時間。必須從現在就開始推進相關研究,尋找新型蓄電池的「種子」。

日文:《日本經濟新聞》,2020年12月28日
中文:JST客觀日本編輯部