《日企研发出更环保氟离子电池,储能超锂电池10倍,动力续航或至5000公里》

  • 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:2019-01-17
  • 尽管全球电动汽车产业发展迅猛,但市场一直毁誉参半。其最大优点是技术相对成熟、用车费用低,但缺点是续航里程短和充电时间长,这已成为困扰电动汽车发展的最大因素。目前,磷酸铁锂、钛酸锂、锂离子等动力电池基本上都已经达到了瓶颈,续航里程都很难超过600公里,使得80%以上的车型续航里程都超不过500公里。

    而近日,日本车企本田公司宣布开发出一种新型氟离子电池技术,不仅比现在的锂离子电池储能能量高出10倍,而且更为环保,有望在未来成为电动汽车的首选电池。

    本田研究院、加州理工学院和美国国家航空航天局喷气推进实验室的研究人员在12月7日发布了这一重要突破。

    研究人员称,这一全新的氟离子电池的能量密度是普通锂离子电池的十倍,却有着非常好的稳定性,而且其制造材料可以直接从土地中提取,制造成本更低,对环境的影响也非常小。

    据介绍,这种制造氟化物离子电池的技术很早之前就已出现,但该技术制造出来的电池必须要在300度的温度下运行。

    此次四家机构联合的研发团队找到了一种能让这种电池在常温下运行的方法,且不会出现过热问题。研究人员称,这项新技术避开了氟化物电池技术的温度限制,开辟了一条通往高能量密度电池的阳关大道。

    本田研究所首席科学家Christopher Brooks博士表示:“氟离子电池提供了一种很有前途的新型电池化学物质,它的能量密度是现有锂电池的10倍,且不会因为过热而造成安全风险,而获取氟离子电池的原料对环境的影响也要比提取锂和钴的过程小得多。”

    不过,或许是由于近年来日本企业频频曝出电池技术突破造假丑闻的原因,本田公司并未宣布该该电池何时能够量产,只表示该技术还在继续改进之中。

    虽然这让本田的新发明变得扑朔迷离,但如果该技术真的成为现实,将预示着电动汽车的续航里程呈几何级数上升,这很可能将给汽车行业一带来次天翻地覆的变革。

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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-01-07
    • 据《日本经济新闻》2018年12月27日报道,1次充电可行驶相当于东京至大阪的500公里的锂离子电池技术开发在日本正日趋活跃。积水化学工业的技术已经具备取得突破的头绪,旭化成也已接近。均能采用现有的电极,预计到本世纪20年代前半期实现实用化。 日本经济产业省将扶持充分发挥电池性能的技术开发。在世界范围内,转向纯电动汽车(EV)的趋势正在加速,如果作为课题的续航距离大幅延长,以锂离子电池为主角的时代或将继续持续。 如果在完全充电状态下可行驶500公里,将匹敌汽油车的性能。日本经济产业省等认为这是纯电动汽车普及的条件之一,提出2030年达成的目标。纯电动汽车迅速普及的中国结束了对续航距离低于150公里的车型的补贴,增加了续航距离长的车型的补贴。 锂离子电池于1991年商品化,被用于笔记本电脑和摄像机等。2009年被用于量产型纯电动汽车。完全充电可行驶的距离在200公里左右。一般认为2010年代初以当时的技术难以达到500公里,到2030年前后将被全固体电池等新一代电池取代。 新一代电池的开发在世界范围内日趋活跃,但技术上的课题很多。另一方面,锂离子电池的技术开发取得进展,500公里的突破日趋具有现实可能性。研究人员等预测“锂离子电池还能继续使用10年左右”。 锂离子电池通过锂离子在正负电极间移动来产生电力和进行充电。要增加电池的容量,有必要增加电极中存储的离子,或减少内部电阻,使电子通过更加容易。 积水化学开发的是用于正极的技术,在加入的炭材料的结构上下功夫,使电子流动更容易。扩大正极之中电子通过的通道,电子流动更加顺畅,达到以往的10倍左右。除了大量获得发生的电流之外,电极不易损坏,耐久性得到提高。 将使正极加厚,以便更多取得锂离子。在实验中,电池的容量提高了3成左右。可将续航距离从现在的400公里提高至超过500公里的水平。计划到2021年作为零部件加以销售。 旭化成则是通过向负极混入氧化硅,将容量提高2成左右。向采用碳类材料的负极中加入硅系物质,使得存储锂离子更加容易,能增加容量。但是,具有在捕捉一部分离子的情况下无法释放的问题。通过在负极中预先注入离子,让被捕捉的部分不产生活动,锂离子的取得和释放变得顺利。旭化成力争在数年后实现实用化。 此外,采用此前不存在的电极材料的研究也在推进。横滨国立大学的薮内直明教授与松下合作,开发了混入氟的正极。不仅是金属,氧气也能用于电极内的电子流动,容量达到2倍。住友化学推进采用铝的负极的开发,提出将容量提高至2.5倍的目标。 日本经济产业省将自2019年度起,开发使完全用完锂离子电池电量成为可能的技术。为了防止起火事故等,电池以低于上限的容量使用。将扶持能准确检测剩余电量的传感器的开发,增加可使用量。在2019年度预算中列入2亿5千万日元,力争到2023年实现实用化。 日本曾在锂离子电池领域席卷世界,但2011年以后专利申请出现减少。在中国,大学和企业等的专利申请增加,到2015年,发展为日本和中国各占整体的3分之1。为了增加续航距离,大幅增加电池容量的技术开发正在推进,中国的专利申请预计进一步增加。
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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:2020-09-11
    • 据英国《金融时报》网站8月9日报道,从智能手机到无人机再到电动汽车,它们目前的能源来源是锂离子电池。但日本的初创企业正在努力创造可能成为下一个全球标准的高性能电池组。报道编译如下:   在日本港口城市横滨,一家公司的电话响个不停。   电话的另一端是美国和欧洲的汽车和无人机制造商。他们或是寻求尝试新电池,或是寻求与2014年成立于东京都立大学的初创企业3DOM公司合作。   一开始,这是一场独角戏。东京都立大学教授金村圣志曾是3DOM公司唯一的工程师。后来,来自松下等大型家电企业和汽车制造商的工程师被该公司的创新前景所吸引,在金村的领导下聚集在一起。   现在3DOM公司约有70名工程师,其中一半是在过去一年中加入的。   可充电电池是日本企业的强项,但近年来,这一产业已面临中国和韩国强劲对手的竞争。现在,日本在可充电电池产业继续作为全球大国的希望寄托于其工程师的能力。预计到2035年,该产业市值将超过2.7万亿日元(约合250亿美元)。   3DOM公司力争在2022年前实现锂金属电池的商业化。   这家初创企业表示,其锂金属电池电量是同等重量锂离子电池的两倍,性能已经得到证明。此外,该公司称,它的电池可以极大延长电动汽车的续航里程。   这家制造商希望其产品有朝一日能为飞行汽车提供动力。   虽然目前大多数锂离子电池负极使用的是碳材料,但3DOM公司使用的是锂金属,这种材料的优点是可以轻松提高电池的蓄电能力,但缺点是容易短路并起火。   起火是由于化学反应不均导致负极表面上生成枝状晶体的现象而发生的。3DOM公司开发了一种控制这种枝晶现象的分离器。该分离器的球孔整齐排列,直径为数百纳米(1纳米为1米的十亿分之一)。由于孔洞的大小统一,位置有序,因而离子统一流动,化学反应均匀。   这一分离器由聚酰胺制成。聚酰胺是一种耐热塑料,即使在400摄氏度的高温下也不会燃烧。目前,3DOM公司在美国西雅图郊区生产锂离子电池,并计划明年在美国再建一家工厂,为生产下一代电池做准备。   随着电动汽车和无人机的使用越来越广泛,锂离子电池的市场正在扩大,制造商们正在加紧努力开发下一代技术,让电池的容量更大、更安全、运行时间更长。   日本富士经济研究公司预计,今年全球下一代电池市场的规模将达到42亿日元,到2035年将达到2.7万亿日元。   未来最有前景的电池可能是全固态电池,这种电池可以比现在的电池更袖珍,而且可以迅速充电。日本丰田汽车工业公司和与美国特斯拉汽车公司合作运营电池设备的松下电器产业公司正在开发这一技术。