把純電動(dòng)汽車(chē)(EV)鋰電池的性能提高至極限的措施正在推進(jìn)。美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)和日本軟銀分別在電極材料方面下工夫,拿出了把電池能量密度增至此前2倍的時(shí)間表。純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航距離也將隨之延長(zhǎng)。力爭(zhēng)2022年以后實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)用于被視為新一代電池首選的全固態(tài)電池的可能性也很高,開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)正日趨激烈。
以純電動(dòng)汽車(chē)鋰電池為例,目前的能量密度為400~600瓦時(shí)/升,滿電續(xù)航距離被認(rèn)為在200~400公里左右。比不上加油1次行駛600公里以上的汽油車(chē)。
被視為新一代電池首選的是全固態(tài)電池。這種電池把電解質(zhì)由鋰電池等使用的液體改為固體。不易起火,安全性更高,而且能實(shí)現(xiàn)小型化,可將能量密度提高至2倍以上。不過(guò)在目前,仍未找到發(fā)揮充分性能的最佳材料組合。被期待2020年代前半期實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
作為那之前的“過(guò)渡性產(chǎn)品”,把鋰電池性能提高至極限的改進(jìn)正在被推進(jìn)。研究人員在正極和負(fù)極的材料方面下工夫,尋求把能量密度增至2倍以上。將來(lái),如果借助積累的技術(shù),改進(jìn)全固態(tài)電池的電極材料,在新一代純電動(dòng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)中也有望顯示存在感。
近年來(lái)尤其受到關(guān)注的是負(fù)極。為了能儲(chǔ)存更多鋰離子,向普通材料石墨中加入硅的方法接近實(shí)用化。
美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)Enevate Corporation將在2022年開(kāi)始生產(chǎn)能量密度提高至此前約2倍、達(dá)到每升800瓦時(shí)的鋰電池。據(jù)稱確認(rèn)具備可充放電1千次以上的足夠耐久性。
首先將面向電動(dòng)自行車(chē)等推進(jìn)商品化。計(jì)劃增加產(chǎn)量,到2025年用于純電動(dòng)汽車(chē)。據(jù)稱通過(guò)5分鐘的快速充電,可行駛約400公里距離。該公司創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官(CTO)Benjamin Park表示,“已從投資者獲得近2億美元。包括試驗(yàn)生產(chǎn)線在內(nèi),將討論擴(kuò)建設(shè)施”。
圍繞負(fù)極材料加入硅的鋰電池,美國(guó)西北大學(xué)和源自美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的初創(chuàng)企業(yè)NanoGraf到2022年也計(jì)劃實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。預(yù)計(jì)能量密度也為800瓦時(shí)/升。生產(chǎn)由其他企業(yè)負(fù)責(zé)。將面向移動(dòng)終端電子元器件銷(xiāo)售,到2025~2030年面向純電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)Enovix也在推進(jìn)同樣的研發(fā)。自2022年起,面向智能手機(jī)和個(gè)人電腦生產(chǎn)負(fù)極采用硅的鋰電池。
此外,把負(fù)極材料從碳改為金屬鋰的措施也在推進(jìn)。能儲(chǔ)存更多鋰離子,電池能量密度將隨之增加。
軟銀和美國(guó)Enpower Greentech在2021年10月宣布,開(kāi)發(fā)了1100瓦時(shí)的蓄電池。不易劣化,即使進(jìn)行100次充放電,仍保持88%的能量密度。力爭(zhēng)到2023年以后面向小型無(wú)人機(jī)等實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。將來(lái)考慮用于純電動(dòng)汽車(chē)。
美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)PolyPlus也開(kāi)發(fā)了負(fù)極采用金屬鋰的蓄電池。能量密度為1200瓦時(shí),可進(jìn)行數(shù)百次充放電。該公司表示,“力爭(zhēng)用于無(wú)人機(jī)、家電產(chǎn)品乃至純電動(dòng)汽車(chē)”。
車(chē)載電池需求將隨著純電動(dòng)汽車(chē)普及而增大(REUTERS)
材料的改進(jìn)還在正極領(lǐng)域被推進(jìn)。其中,提高稀有金屬鎳的摻入比率的“高鎳型”電池的開(kāi)發(fā)很活躍。日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)的魚(yú)崎浩平表示,“蓄電量增加,電壓提高。不過(guò)如果過(guò)度增加鎳,穩(wěn)定性將下降”。據(jù)稱中韓兩國(guó)的企業(yè)等已啟動(dòng)量產(chǎn)。
近年來(lái),把廉價(jià)的硫磺用于正極的措施也在推進(jìn)。日本GS Alliance將在2022年開(kāi)始試銷(xiāo)售正極采用硫磺和碳的復(fù)合材料的電池。據(jù)稱負(fù)極采用金屬鋰,能量密度達(dá)到此前鋰電池的2倍以上。
新材料的課題是耐久性。以GS Alliance的新電池為例,社長(zhǎng)森良平表示,“使用30~40次后,能量密度就將減半”。目前的鋰電池可進(jìn)行約4千次充放電,使用10年時(shí)間。
如果往電極材料中加入硅和硫磺等,存在只要重復(fù)進(jìn)行充放電,電極發(fā)生變形或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的異物可能導(dǎo)致短路。企業(yè)和大學(xué)正在對(duì)電極材料的形狀和結(jié)構(gòu)下工夫,推進(jìn)提高耐久性的研究。
脫碳化趨勢(shì)推動(dòng)需求增加,日本國(guó)內(nèi)企業(yè)“賴以依靠”的是開(kāi)發(fā)能力
隨著邁向脫碳化,純電動(dòng)汽車(chē)的需求正在增加,蓄電池市場(chǎng)也有望持續(xù)擴(kuò)大。英國(guó)調(diào)查公司IDTechEx的數(shù)據(jù)顯示,純電動(dòng)汽車(chē)鋰電池的市場(chǎng)規(guī)模2021年為473億美元,到2030年有望增至1993億美元。
瑞穗研究技術(shù)(Mizuho Research & Technologies)的高級(jí)主任經(jīng)濟(jì)學(xué)家山本武人表示,如果高能量密度的改進(jìn)型電池等實(shí)現(xiàn)實(shí)用化,“將推動(dòng)純電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)一步普及,市場(chǎng)將進(jìn)一步加速擴(kuò)大”。
不過(guò)從實(shí)際份額來(lái)看,日本被中國(guó)和韓國(guó)遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面。韓國(guó)調(diào)查公司SNE Research的統(tǒng)計(jì)顯示,從2021年1~8月的純電動(dòng)汽車(chē)電池的全球份額來(lái)看,首位為中國(guó)寧德時(shí)代新能源科技(CATL),達(dá)到30.3%,第2位是韓國(guó)LG能源解決方案(24.5%),第3位是松下(13.3%),第4位是比亞迪(7.7%)。韓國(guó)SK創(chuàng)新(5.4%)排在第5位。
日本零部件企業(yè)的份額也在下滑。截至2010年代中期,正極、負(fù)極、電解液和隔膜等4種主要零部件大多為日本制造,但現(xiàn)在首位寶座全部被中國(guó)奪走。
日本依靠的是新一代電池的開(kāi)發(fā)能力。歐洲專(zhuān)利局和國(guó)際能源署(IEA)2020年發(fā)布的報(bào)告顯示,從2018年有關(guān)電池技術(shù)的世界專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)來(lái)看,松下和日立制作所等日本企業(yè)占到3分之1,數(shù)量最多。據(jù)稱2014~2018年申請(qǐng)的全固態(tài)電池專(zhuān)利數(shù)的54%來(lái)自日本。日本能否發(fā)揮這種優(yōu)勢(shì)、開(kāi)發(fā)出劃時(shí)代的新型電池,掌握“后鋰電池”時(shí)代的主導(dǎo)權(quán)?企業(yè)的認(rèn)真程度受到考驗(yàn)。
本文來(lái)自微信公眾號(hào) “日經(jīng)中文網(wǎng)”(ID:rijingzhongwenwang),作者:草鹽拓郎、三隅勇氣、北川舞,36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。
關(guān)鍵詞: 鋰電池 電動(dòng)車(chē)
- 濕地之美|廣州海珠濕地
- (熱點(diǎn)觀察 漫評(píng))美國(guó)對(duì)歐洲盟友“下狠手”
- 全球微動(dòng)態(tài)丨德媒文章:政治極化愈演愈烈,美國(guó)民主面臨墮落
- 每日觀察!海河觀津丨百萬(wàn)候鳥(niǎo)來(lái)“息”,它們?yōu)楹纹珢?ài)北大港?
- 焦點(diǎn)!一起來(lái)拍中國(guó)空間站!
- 焦點(diǎn)播報(bào):北京新增本土感染者16例 詳情公布
- 天天快看點(diǎn)丨遼寧匯聚高校校友資源 引青年人才在遼創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)
- 每日熱文:夢(mèng)天成功發(fā)射!天空飄來(lái)一個(gè)字:6
- 環(huán)球最資訊丨長(zhǎng)圖丨“院士天團(tuán)”做優(yōu)“湖南飯”,該是什么味?
- 常益懷等5市州明早有大霧 出行請(qǐng)注意安全
- 環(huán)球動(dòng)態(tài):11月全省溫高干旱持續(xù)發(fā)展
- 【全球獨(dú)家】10月制造業(yè)PMI為49.2% 建筑業(yè)景氣水平較高
- 環(huán)球今日訊!亞馬遜營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率下降至2% 國(guó)內(nèi)頭部電商或進(jìn)一步搶占海外市場(chǎng)
- 國(guó)家藥監(jiān)局:促進(jìn)彩色隱形眼鏡生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)規(guī)范化發(fā)展
- 即時(shí)焦點(diǎn):智慧芽升級(jí)科創(chuàng)力評(píng)估平臺(tái) 累計(jì)上線12條產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈
- 【世界熱聞】?jī)?nèi)蒙古啟動(dòng)人力資源誠(chéng)信服務(wù)示范機(jī)構(gòu)評(píng)選
- 環(huán)球觀焦點(diǎn):內(nèi)蒙古:這5項(xiàng)職業(yè)資格考試暫停
- 全球熱門(mén):飛天圓夢(mèng)|靜待夢(mèng)天,中國(guó)空間站在軌建造收官在即
- 飛天圓夢(mèng)|“夢(mèng)天”已就位!楊利偉動(dòng)情講述“初代”航天人故事
- 對(duì)標(biāo)保時(shí)捷Taycan?大眾中國(guó)功勛蘇偉銘親自下場(chǎng)造車(chē)
- 北京石景山開(kāi)展冬季供暖前特種設(shè)備安全專(zhuān)項(xiàng)檢查
- 陜西延安:開(kāi)展兒童化妝品專(zhuān)項(xiàng)檢查 規(guī)范化妝品市
- 北京海淀開(kāi)展商品條碼專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)督檢查 努力打造穩(wěn)定
- 金華推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)直播營(yíng)銷(xiāo)治理顯成效 培育放心消費(fèi)直
- 北京延慶對(duì)重點(diǎn)行業(yè)開(kāi)展格式條款專(zhuān)項(xiàng)檢查 做好市
- 北京海淀開(kāi)展電動(dòng)自行車(chē)整治夜查行動(dòng) 全力保障轄
- 江蘇昆山全力規(guī)范大閘蟹市場(chǎng)秩序 營(yíng)造安全放心消
- 福建寧化開(kāi)展“兩品一械”網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售專(zhuān)項(xiàng)檢查 保障
- 北京懷柔:開(kāi)展市場(chǎng)綜合執(zhí)法監(jiān)督檢查 督導(dǎo)各類(lèi)經(jīng)
- 天津河?xùn)|:多措并舉推進(jìn)企業(yè)信用修復(fù)工作 助力轄
- 1 濕地之美|廣州海珠濕地
- 2 (熱點(diǎn)觀察 漫評(píng))美國(guó)對(duì)歐洲盟友“下狠手”
- 3 全球微動(dòng)態(tài)丨德媒文章:政治極化愈演愈烈,美國(guó)民主
- 4 每日觀察!海河觀津丨百萬(wàn)候鳥(niǎo)來(lái)“息”,它們?yōu)楹纹?/a>
- 5 焦點(diǎn)!一起來(lái)拍中國(guó)空間站!
- 6 焦點(diǎn)播報(bào):北京新增本土感染者16例 詳情公布
- 7 天天快看點(diǎn)丨遼寧匯聚高校校友資源 引青年人才在遼
- 8 每日熱文:夢(mèng)天成功發(fā)射!天空飄來(lái)一個(gè)字:6
- 9 環(huán)球最資訊丨長(zhǎng)圖丨“院士天團(tuán)”做優(yōu)“湖南飯”,該
- 10 常益懷等5市州明早有大霧 出行請(qǐng)注意安全