日本专家作田敦谈EV普及关键的全固态电池
2023/06/06
全固态电池通过使用不易燃的电解质,可以避免起火的危险。锂离子电池也很少发生火灾,实际上在日本并未出现锂离子电池起火导致的EV起火。但即使1亿辆汽车中有一辆发生起火事例,也将严重损害可靠性。这一点也是全固态电池的实用化受到期待的重要原因。
记者:输出功率是否也会超过锂离子电池?
作田敦:在研究层面,已经有了输出功率比锂离子电池更高的全固态电池。而且在高温下可以获得数倍的输出功率。如前所述,这是在高温下会劣化的锂离子电池所没有的优势。
最大的课题是构建量产体制
记者:为了实现实用化,都面临哪些课题?
作田敦:最大的课题就是能否量产。与锂离子电池相比,量产工艺存在各种课题。
首先,电解质层的成形需要高压压力。锂离子电池是在开孔的聚合物膜上浇注电解液以制造电解质层。另一方面,全固态电池一般采用的硫化物固态电解质每1平方厘米需要用1t左右的压力压固。如果是10平方厘米,就需要10t的压力。
这种高压压力考验技术实力,并且也需要压力设备,还需要很多工时。制造每年供几十万辆EV使用的全固态电池并不容易。
原材料成本比采用廉价电解液的锂离子电池高,也是量产时需要考虑的问题。希望固态电池的寿命超过现有锂离子电池的性能。在量产大尺寸全固态电池时,这一点需要充分考虑。
记者:那么,配备全固态电池的EV距离实用化还很遥远吗?
作田敦:现在已经到了实际配备全固态电池的EV试行驶的阶段。3年后或许实现生产10辆及100辆左右。但要达到能量产的体制,能面向大众销售的水平,还不好说需要多长时间。
面向EV量产能确保充足续航距离的大尺寸全固态电池还需要时间。即使解决了技术性课题,也要首先小规模制造,进行行驶测试,找出缺陷等,然后构建量产体制。也有调查结果显示,到2035年左右可以形成1~2万亿日元规模的市场。即便如此,最初肯定先从高端车开始配备。
也面临材料课题。比如,电解质采用的硫化物类材料一接触空气就会劣化,或者产生硫化氢。
有时即使在研究室的干燥室能够制造,但以工厂的湿度也有无法制造足够品质电解质层的事情。目前在推进开发即使湿度并不完全受到控制的工厂,也可以生产的技术。
不过,虽说需要时间,但技术却在稳步进步。另外,扩大EV市场需要全固态电池实用化。现在,不能抛开EV考虑制造业。要想更加准确地捕捉EV市场的动向,需要关注全固态电池的开发情况。
作田 敦: 日本大阪公立大学研究生院工学研究科物质化学生命系专业应用化学领域准教授
2011年日本大阪府立大学研究生院工学研究科物质化学系专业博士后期课程修完后,同年任日本学术振兴会特别研究员。2012年任产业技术综合研究所研究员。2016年任该研究所主任研究员。2017年任大阪府立大学研究生院工学研究科助教,2020年任准教授。2022年起任现职。专业领域是新一代充电电池用材料(全固态电池、锂硫黄电池)及无机材料化学。
记者为 高市清治 日经XTECH、Koyama Takahiro 自由撰稿人
资料来源:日经XTECH
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/mag/nmc/18/00046/00045/
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