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日本押宝全固态电池 几十家企业、大学等机构联手_上海长肯供

发布时间:2018-06-26浏览:397次

[导读] 日本NEDO了尽快实现全固态锂电池的实用化,联合汽车、蓄电池、材料领域的23家企业,15所大学及公立研究生所将展开合作,启动了第二期研发项目。

  全固态锂电池作为可兼顾高能量密度和安全性的蓄电池备受关注,在世界各国正积极推进交通工具电动化的大环境下,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)为了尽快实现全固态锂电池的实用化,启动了第二期研发项目。

  在该项目中,汽车、蓄电池、材料领域的23家企业,15所大学及公立研究生所将展开合作,确立能解决全固态锂电池当前瓶颈的基础技术,同时将采用原型单元,开发对新材料特性、量产工艺以及是否适合配备于纯电动汽车(EV)等进行评估的技术。另外,还会以日本主导推进标准化为目标,开发关于安全性和耐久性的试验评估方法。此外,在推进研发的同时,还将讨论电动汽车大量普及的未来社会体系的方案设计。

  EV用バッテリーとして安全性耐久性を確保しつつ、高エネルギー密度化高出力化が実現可能。——确保作为EV用电池的安全性和耐久性,同时实现高能量密度和高输出功率。

  1.概要

  今后,预计很多国家都将强化汽车的二氧化碳排放规定和燃效规定,交通工具将朝着电动化的方向发展。因此,很多汽车厂商都宣布了到本世纪二十年代每年销售数百万辆纯电动汽车和插电式混合动力车(PHEV)的计划。在这种情况下,车载电池将成为决定EV和PHEV的便利性(续航距离、充电时间等)及价格的主要因素,因此,急需通过提高能量密度来提高电池的性能和降低成本。

  目前的EV和PHEV使用的锂电池(LIB)采用有机电解液制造,其能量密度与安全性属于此消彼长的关系,只要一方面出问题,就可能冒烟甚至起火。对此,如图1所示,采用无机固体电解质的全固态锂电池充分发挥固体电解质的阻燃性及热稳定性和化学稳定性,即使提高能量密度也能确保安全性和耐久性。此外还能简化电池组的冷却系统和冒烟起火时的排气系统等,提高体积能量密度。而且,全固体电池有望使EV充电时间降至10分钟以内,实现超快速充电。不过,要想实现期待的这些性能,还存在很多瓶颈,而且单元的结构、材料构成和制造工艺等基本概念尚未确定,目前,面向实用化的研究开发的效率并不高。

  

  图1:EV电池的技术转移设想

  因此,在NEDO的“先进创新蓄电池材料评估技术开发一期(2013~2017年度)”项目中,开发了全固态锂电池的标准电池模型(200mAh级单层层压单元)以及采用该模型的材料评估技术,并对企业和大学等面向全固态锂电池开发的固体电解质和电极活性物质等进行了评估,将评估结果反馈给样品提供者。

  此次启动的二期项目将在一期项目取得的成果的基础上,开发实现大型化和高容量化的标准电池模型(Ah级层压单元)以及采用该模型的材料评估技术。一期项目的评估技术是为了掌握材料的基本特性,而二期项目的评估技术将进一步升级,将评估量产性以及是否适用于EV等。因此,此次有4家汽车及摩托车企业、5家蓄电池企业及2家材料企业新加盟了受理评估委托的“技术研究联盟锂电池材料评价研究中心”(LIBTEC)。另外,14所大学和研究所也作为新的委托对象加入二期项目,将与LIBTEC进行合作。

  如图2所示,在EV电池市场上,预计目前研究开发比较、采用硫化物固体电解质的代全固态锂电池将在2025年左右成为主流,到2030年左右,采用具备高离子导电性的硫化物固体电解质或者化学稳定性较高的氧化物固体电解质的新一代全固态锂电池将成为主流。代全固态锂电池和新一代全固态锂电池都将是二期项目的研发对象。

  2. 业务内容

  【1】业务名称

  先进创新蓄电池材料评估技术开发(二期)

  【2】业务总额(预定)

  100亿日元

  【3】时间

  2018~2022年度

  【4】研发内容

  (1)开发通用基础技术

  将开发能解决全固态锂电池的大型化和量产化瓶颈的基础技术,包括固体电解质的量产与低成本合成、向电极活性物质涂敷电解质、电解质层与电极层的成膜等。

  另外,通过组合全固态锂电池用新材料和元器件,评估单元的性能、耐久性和安全性,将制作用于掌握新材料与元器件的利弊、技术课题及是否适合单元量产工艺等的标准电池模型,并编订规格说明书及性能评估程序手册。

  此外,还将开发通过计算机模拟,预测全固态锂电池的单元及电池组的不稳定性、劣化和发热情况的技术,以日本主导推进标准化为目标,开发关于耐久性和安全性的试验评估方法等。

  (2)讨论社会体系设计

  将调查并分析各国与全固态锂电池及电动汽车有关的政策、市场和研发动向,制定以EV普及为前提的整个未来社会体系的方案设计,同时与“(1)开发通用基础技术”联动,推进相关研究开发。制定方案时,还将考虑充电基础设施建设、资源限制、3R原则(Reduce、reuse、recycle,即减量化、再利用和再循环)等,讨论低碳化社会的方案设计。

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