日本材料厂商东丽开发出了有望用于纯电动汽车（EV）等的新一代电池“锂空气电池”用的隔膜（绝缘膜）。以氧气为能源的空气电池可以比锂离子电池大幅减轻重量，可以使纯电动汽车的续航距离翻倍。随着东丽开发出绝缘膜，2030年左右将有望制作出接近实用的空气电池试制品。

      

东丽开发的锂空气电池用绝缘膜

        

      开发出空气电池用绝缘膜的东丽薄膜研究所研究主要负责人佃明光强调：“纯电动汽车及城市空中交通（UAM）要想提高搭载能力和续航距离，也需要新型蓄电池。通过配备空气电池，续航距离至少比锂离子电池延长2倍以上”。

 

      锂空气电池在负极使用锂金属，利用空气中的氧气发生化学反应进行充放电。理论上的蓄电性能是锂离子电池的数倍，因此还被称为“终极充电电池”。

 

      东丽此次开发的是电解液分离薄膜。空气电池在空气极使用水类电解液，在负极使用有机类电解液。以前一直在空气电池的验证实验中使用的微多孔薄膜存在的课题是反复充放电时，两种电解液会发生混合。

 

      只有金属离子“跳跃传导”

 

      东丽此次采用了离子导电聚合物薄膜，而非微多孔薄膜。在薄膜领域，全球只有东丽投产的高耐热芳纶聚合物中添加了亲离子性。膜上没有孔，氧气不会通过。因此，除了可以分离电解液还可以通过离子跃过薄膜传导的“跳跃传导（hopping）”，使金属离子移动。

 

      空气电池存在的课题是电解液混合导致劣化及充电时锂晶体生长造成短路等。新聚合物薄膜可以解决这些课题。通过充放电实验可以确认，稳定工作时间是微多孔薄膜的10倍以上。

 

      要实现空气电池的实用化，薄膜以外的技术也面临诸多课题，包括正极一侧的催化剂设计，以及如何将氧气吸入电池等。但佃明光表示“此次开发出薄膜之后，已经开始考虑2030年前后开展（空气电池的）原型（Prototype）制作”。

 

      东丽认为新开发的薄膜应用领域十分广泛，还会考虑将其应用于全固态电池等空气电池以外的领域。今后打算以实用化为目标，进一步提高离子传导性。

 

      契机是东丽的“不公开研究”

 

      佃明光得以开发出薄膜的背后原因是“不公开（Underground）研究”。不公开研究是东丽向技术人员推荐的研究体制，无需向上司汇报，可以将20％的上班时间用于自由研究。据称，6～7年前，为了开发车载锂离子电池使用的电极用粘合剂材料，佃明光“随便研究了一下”芳纶聚合物薄膜的性能。

 

     当时发现金属离子的运动有些奇怪。在数据分析专家的帮助下，佃明光发现金属离子是以跳跃传导的方式运动的。他回忆说“运动方式如同牛顿摆一样”。

  

     当时视为研究目的的粘合剂，与使用其他材料的产品相比，并未显示出特别出色的性能，最终未能实现产品化。但从电池的充放电曲线来看，显示出了离子和芳纶的成分发生相互作用的迹象，于是佃明光突然产生了将其应用于空气电池绝缘膜的想法。

 

      此次的部分技术也是日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的资助项目成果。东丽薄膜研究所所长长田俊一就空气电池表示“目前日系企业在一定程度上处于领先地位”，同时指出“即便各厂商都拥有很好的材料，如果不组织起来的话就没有意义。必须考虑一个大的框架”。东丽除了自己开发技术之外，还打算寻找合作伙伴。

    

      日本经济新闻（中文版：日经中文网） 黑濑泰斗

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