《2021年秋量产 日本研发“全树脂电池”》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-03-05
  • 据《日本经济新闻》2月14日报道,日本三洋化成工业与源自庆应大学的初创企业等正在积极研发,用树脂代替金属作为电池构件避免起火的“全树脂电池”有望最早在2021年秋季启动量产。将以此追赶目前在新一代电池研发竞争中处于领先的全固体电池和空气电池。

    三洋化成将向电池初创企业APB出资。APB由日本庆应大学研究生院特任教授堀江英明创立。他曾在日产汽车主持研发纯电动汽车(EV)“聆风”的锂离子电池。通过取消电池构造物中的金属来从根本上预防起火事故的“全树脂电池”的研发方案也由他提出。

    三洋化成掌握着办公复合机墨粉和纸尿布材料的生产技术,将依托该技术生产作为全树脂电池基础材料的凝胶状树脂。该公司已经与化学厂商和生产设备厂商展开合作,确立全树脂电池的生产方法,并开始朝着量产的方向启动了试制品的供货。

    全树脂电池由含有电解液的凝胶状树脂将锂等电极材料进行包裹,作为电池的正极和负极。其特点是即使在完全充满电的状态下,无论是钻孔还是切割,都不会起火。生产成本预计在每瓦时12日元以下,低于传统锂离子电池的15-20日元。

    目前得到广泛应用的锂离子电池由日本旭化成的吉野彰等人开发,索尼公司于1991年实现商品化。近来围绕新一代电池的竞争变得更加激烈,原因就是传统产品的性能提升已经到了极限。例如在移动设备上无法消除由于电池原因而导致的起火事故。另外,要想让纯电动汽车和无人机等长时间行驶,仅靠传统电池的容量也已经很难满足要求。

    目前最受关注的新一代电池是“全固体电池”。TDK于2018年采用陶瓷型方式开始在世界上首次量产,丰田汽车和村田制作所等也在大力研发。不过多数观点认为正式普及要到2030年左右。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-07-16
    •  锂离子电池在科技界扮演着核心角色,为智能手机和智能汽车等各种设备提供动力。日本一位电池开发者表示,他有办法将锂电池的量产成本降低90%,与此同时显著提高其安全性。   曾负责日产汽车(Nissan Motor Co.)电池研究的堀江英明(Hideaki Horie)于2018年成立了总部位于东京的APB公司,以生产“全聚合物电池”。   此前,日产汽车已向APB公司许可了一项先进技术,以生产这种电池。日产汽车于1990年代初开始研发锂离子电池,于1997年推出了Prairie Joy EV,并成为在商用电动汽车中安装锂离子电池的先驱。   今年早些时候,APB公司获得了包括建筑商大林组株式会社(Obayashi Corp.)、工业设备制造商横河电机株式会社(Yokogawa Electric Corp.)和碳纤维生产商帝人株式会社(Teijin Ltd.)在内的一批日本企业的支持。   今年3月,APB筹集了80亿日元(合7400万美元),虽然这笔钱显得有些微不足道,但足以为一家拟于明年开始量产的工厂提供全套设备。堀江英明估计,其位于日本中部的工厂至2023年装机容量将达到10亿瓦时。   成本更低 容量更大   “现在制造锂电池的问题在于,它的器件生产类似于半导体,”堀江英明在接受采访时表示,“我们的目标是使其更像钢铁生产。”   电池基本单元——电池芯的制造是一个复杂的过程,需要在洁净室条件下完成——需要控制湿度、持续的空气过滤,以防止高反应性材料受到污染。条件如此严苛,以至于像韩国的LG化学、中国的宁德时代和日本的松下电器这样的顶级电池公司需要斥资数十亿美元来建造工厂。   堀江英明的创新之处在于用树脂结构代替电池的基本组件——金属内衬电极和液态电解质,从而提高了安全性并降低了成本。他说,这种方法大大简化并加快了生产进程,就像“黄油抹面包”一样容易。   新型电池单元的正面和背面由聚合物集电器制成,正面和背面分别具有负极性或正极性,并构成电池盒的一部分。10米长的电池片可以“像座垫一样”堆叠在一起,从而增加容量。 传统电池和全聚合物电池示意图   安全性提升   锂离子电池自近三十年前首次商业化以来已经走过了漫长的道路。与十年前相比,它们的使用寿命更长,功率更大,成本降低了85%,成为推动智能手机和平板电脑内部功能越来越强大的主力军。   但是安全性仍然是一个问题,从特斯拉(Tesla Inc.)汽车到波音公司(Boeing Co.)的梦幻客机以及三星电子(Samsung Electronics Co.)的智能手机,电池一直是引起火灾的“罪魁祸首”。   堀江英明说:“从物理学角度来看,锂离子电池是人类创造的最好的加热器。”   不过,树脂电池在被刺破时具有防火性。在传统电池中,一个刺孔会产生成百上千安培的电涌,是普通家庭电流的好几倍。温度会上升到700摄氏度。而APB的电池使用所谓的双极设计,它消除了目前的电力瓶颈,并允许电池的整个表面吸收电涌,从而避免了这种灾难性的情况。   “由于发生了很多事故,安全一直是行业内的头等大事,”Wood Mackenzie储能团队高级分析师Mitalee Gupta表示。“如果该公司能够迅速扩大规模,这对于存储和电动汽车应用来说都是一个突破。”   不完美 聚焦固定电池领域   但是这项技术也不是没有缺点。总部位于加利福尼亚的咨询公司Total Battery Consulting Inc.的总裁Menahem Anderman认为,聚合物的导电性不如金属,这可能会严重影响电池的承载能力。   他表示,双极设计的一个缺点是电池芯在电池中背对背连接,使对单个电池芯的控制变得困难。他还质疑节省下来的费用是否足以与现有企业竞争。“在未来15年或更长时间内,锂离子液态电解质仍将是主要应用,”他说。   堀江英明承认,APB无法与那些已经投资数十亿美元并从规模经济中受益的电池巨头竞争。APB不会将目光投向汽车行业的“红海”,而是将业务重点放在建筑、办公室和发电厂使用的固定电池上。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-12-21
    • 《日本经济新闻》中文版报道,被视为新一代电池头号种子的“全固体电池”有了向生活和产业普及的可能性。全固体电池被认为能用在纯电动汽车(EV)作为锂离子电池的替代品而受到期待,日企希望在与中韩企业的电池开发竞争中卷土重来。   为此,相关企业正在竞相加速开发,可能会率先应用到家电领域。日本电子零部件企业太阳诱电计划到2020年前后将实现数厘米见方大小的全固体电池的实用化,有望用于智能手表等。此外,村田制作所正在开发厚度为50微米的产品,力争用于隐形眼镜等可穿戴设备领域。   围绕全固体电池的开发竞争已扩大至全球,由于全固体电池可延长车辆续航距离、缩短充电时间,除了韩国三星SDI和LG化学正在推进面向纯电动汽车等的电池开发外,各国企业也加入进来。丰田力争到2020年代前半段达到实用化,德国大众也计划到2025年前后完成量产体制,但目前双方均未达到能够出货的阶段。   日企在工业材料、加工技术等产品制造领域积累了雄厚经验,在电池领域,也具备领导技术开发的潜在实力。例如,索尼全球首次实现锂电池实用化。不过,随着制造技术普及,日企被中国和韩国企业夺走了市场份额。   据称在纯电动汽车用电池领域,中国宁德时代新能源科技(CATL)的出货量2017年超过松下,跃居全球首位。全固体电池带来的电池市场更新换代将成为日企卷土重来的机遇。