1次充電可行駛相當(dāng)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(xué)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(yù)計到本世紀(jì)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(rèn)為這是純電動汽車普及的條件之一,,提出2030年達成的目標(biāo)。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(rèn)為2010年代初以當(dāng)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(yù)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(fù)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(xué)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(fù)極混入氧化硅,,將容量提高2成左右。向采用碳類材料的負(fù)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(fù)極中預(yù)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(xué)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(xué)推進采用鋁的負(fù)極的開發(fā),,提出將容量提高至2.5倍的目標(biāo),。
橫濱國立大學(xué)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(zhǔn)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(yù)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(xué)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(yù)計進一步增加,。