汽車(chē)從發(fā)動(dòng)機(jī)向純電動(dòng)轉(zhuǎn)變的時(shí)代正在臨近，但純電動(dòng)化也面臨著技術(shù)上必須跨越的障礙，其中之一就是電池。目前的電池在續(xù)航距離、充電性能和安全性能等方面存在課題。作為解決課題的新一代電池受到關(guān)注的是全固態(tài)電池。日本為了確保汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)地位，日本政府與民營(yíng)企業(yè)正在攜手致力于實(shí)用化。

據(jù)日本經(jīng)濟(jì)新聞中文網(wǎng)10月31日消息稱(chēng)，全固態(tài)電池是鋰離子電池的一種，在鋰離子來(lái)回移動(dòng)的通道上采用固態(tài)電解質(zhì)，取代現(xiàn)有電池的電解液?，F(xiàn)有電池的電解液采用有機(jī)溶劑類(lèi)材料，存在起火的可能性，在安全性上存在問(wèn)題。全固態(tài)電池不使用可燃性電解液，安全性更高。全固態(tài)電池還無(wú)需被稱(chēng)為隔離層的零部件，能減少零部件個(gè)數(shù)，降低制造成本。通過(guò)避免使用液體，克服了鋰離子電池充放電過(guò)程中離子溶出的問(wèn)題，有助于延長(zhǎng)使用壽命。

需要快速充電

純電動(dòng)汽車(chē)要取代發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)，需要飛躍式地提高電池性能。首先，為了延長(zhǎng)續(xù)航距離，有必要提高電池的能量密度。此外，還有必要改善輸入輸出功率密度。輸入輸出功率密度影響充電時(shí)間。很多專(zhuān)家認(rèn)為，提高輸入輸出功率密度，以數(shù)分鐘完成充電的超快充對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)的普及不可或缺。全固態(tài)電池在理論上具備超過(guò)現(xiàn)有的鋰離子電池的性能。

日本政府正在全面支援豐田等企業(yè)的全固態(tài)電池開(kāi)發(fā)行動(dòng)。2018年夏季，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)啟動(dòng)了開(kāi)發(fā)全固態(tài)電池的項(xiàng)目。2018~2022年度的5年里將投入100億日元。

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)此前也攜手材料廠商等推進(jìn)全固態(tài)電池的研究，豐田、日產(chǎn)、本田技術(shù)研究所等汽車(chē)廠商、松下和杰士湯淺等電池企業(yè)加入，正在以全日本的體制進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

日本政府向全固態(tài)電池傾斜，是因?yàn)檫@有可能左右日本產(chǎn)業(yè)整體的沉浮。在現(xiàn)有的車(chē)載鋰離子電池領(lǐng)域，日本企業(yè)曾保持優(yōu)勢(shì)地位，但如今已被中國(guó)企業(yè)超過(guò)。由于純電動(dòng)汽車(chē)并未普及到超越發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)的程度，影響仍然很小。但如果在全球環(huán)保政策加強(qiáng)的背景下，純電動(dòng)汽車(chē)不斷普及，日本汽車(chē)廠商的地位將變得危險(xiǎn)。

而中國(guó)2019年起設(shè)置了要求汽車(chē)廠商生產(chǎn)一定比例純電動(dòng)汽車(chē)等的新能源車(chē)(NEV)規(guī)定。

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)顯示，在2002年至2014年的全固態(tài)電池相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)中，日本占到54%。

但據(jù)稱(chēng)歐美、韓國(guó)、中國(guó)等也在舉全國(guó)之力推進(jìn)全固態(tài)電池的研究，日本目前的優(yōu)勢(shì)地位今后能否保持仍是未知數(shù)。

富士經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)顯示，全固態(tài)電池的世界市場(chǎng)規(guī)模2017年僅為21億日元。預(yù)計(jì)到2035年將增至2.7877萬(wàn)億日元。目前，高分子類(lèi)全固態(tài)電池已經(jīng)部分實(shí)用化，但由于各種課題而并未普及。

在小型電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)實(shí)用化

如果各種全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，續(xù)航距離和快速充電等問(wèn)題被克服，純電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)有可能迅速開(kāi)花。國(guó)際能源署(IEA)公布了乘用車(chē)銷(xiāo)量中各動(dòng)力源所占比例的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力車(chē)(PHV)的比例到2030年達(dá)到19%，到2040年達(dá)到35%。

實(shí)際上，超小型全固態(tài)電池已經(jīng)實(shí)用化。TDK和富士通旗下的FDK等已啟動(dòng)了用于電子基板的超小型全固態(tài)電池的樣品供貨。這種電池可以考慮用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備和可穿戴終端等。TDK和FDK推出的全固態(tài)電池為采用陶瓷材料的氧化物類(lèi)。這種氧化物類(lèi)全固態(tài)電池要用在純電動(dòng)汽車(chē)上似乎還需要一定時(shí)間。

日本從2018年開(kāi)始舉全國(guó)之力研究車(chē)載全固態(tài)電池，最初將硫化物類(lèi)作為材料。不過(guò)，硫化物類(lèi)存在一接觸空氣就產(chǎn)生氣體的課題。采用陶瓷材料的氧化物類(lèi)被認(rèn)為安全性更高。雖然氧化物類(lèi)全固態(tài)電池如果用于汽車(chē)性能并不足夠，但如果技術(shù)出現(xiàn)突破性進(jìn)展，在車(chē)載領(lǐng)域或許也將成為有力選項(xiàng)。