每(mei)經編(bian)輯｜畢陸名(ming)

日本東京工業大(da)學將全固態(tai)電池(chi)容量提升至(zhi)全球最高水(shui)平。

據界(jie)面新聞7月16日報道，近(jin)日，日本東京工(gong)業(ye)大學特聘教授菅野了(le)次等人組(zu)成的(de)研究(jiu)(jiu)團隊(dui)，成功提高了(le)全(quan)固態(tai)電(dian)池(chi)的(de)快(kuai)速充電(dian)性能和容量。該(gai)研究(jiu)(jiu)通過新開發(fa)基礎材料、重新研究(jiu)(jiu)制造工(gong)藝(yi)等方式得(de)以實(shi)現，相關文章發(fa)表在美(mei)國(guo)《科學》雜志上。全(quan)固態(tai)電(dian)池(chi)是(shi)一種新型的(de)電(dian)池(chi)類型。區別于其它電(dian)池(chi)，沒有液(ye)態(tai)電(dian)解液(ye)，而是(shi)采用聚合物(wu)(wu)、氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)或硫化(hua)物(wu)(wu)作為(wei)固態(tai)電(dian)解質。

據英國(guo)《金融時報》，在固(gu)態(tai)電(dian)(dian)池(chi)技術取得突破(po)后，豐田近日公布了(le)(le)將(jiang)(jiang)其電(dian)(dian)動汽(qi)車電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)尺寸、成本(ben)和(he)重(zhong)量減(jian)半(ban)的(de)(de)(de)雄心(xin)。豐田頂級電(dian)(dian)池(chi)專家Keiji Kaita 7月(yue)4日表示，簡化(hua)電(dian)(dian)池(chi)材(cai)料的(de)(de)(de)生產流程將(jiang)(jiang)降低其下一代技術的(de)(de)(de)成本(ben)。“對于(yu)我們的(de)(de)(de)液態(tai)和(he)固(gu)態(tai)電(dian)(dian)池(chi)，我們的(de)(de)(de)目(mu)(mu)標(biao)是(shi)徹底改(gai)變目(mu)(mu)前電(dian)(dian)池(chi)太大、太重(zhong)、太貴的(de)(de)(de)狀況，”Keiji Kaita表示，“就(jiu)潛力而言，我們的(de)(de)(de)目(mu)(mu)標(biao)是(shi)將(jiang)(jiang)所有這些因素減(jian)半(ban)。”此外，中國(guo)科學技術大學教授馬(ma)騁開發了(le)(le)一種(zhong)新型固(gu)態(tai)電(dian)(dian)解(jie)質，它的(de)(de)(de)綜合性能與目(mu)(mu)前最先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)硫化(hua)物、氯(lv)化(hua)物固(gu)態(tai)電(dian)(dian)解(jie)質相近，但成本(ben)不到后者的(de)(de)(de)4%，適合進(jin)行產業化(hua)應(ying)用(yong)。

日本全固態電池獲新突破

據界面新聞報道，日本東京工業大的上述研究，利用高熵材料設計開發了一種高離子導電性的固體電解質，通過增加已知鋰快離子導體的成分復雜性，使得鋰離子電導率約為傳統材料的2.3-3.8倍，從而能(neng)(neng)縮(suo)短電池(chi)充電時(shi)間。這意味著(zhu)，影響電池(chi)充電性(xing)能(neng)(neng)的指(zhi)標較當(dang)前傳統電池(chi)相比最多可(ke)提高(gao)(gao)3.8倍，為目前全球最高(gao)(gao)水(shui)平。

此外，研究團隊改良了制造工藝，負極采用鋰金屬代替傳統的石墨，使得正極容量按單位電極面積計算較當前提高1.8倍。試制的全固態電池每平方厘米電極的電池容量超過20毫安，這也是全球目前公布的最高水平。

當前動力電池市場上，液態鋰電池仍占據主導地位。中國科學院院士孫世剛曾表示，現有鋰電池的能量密度已接近理論極限。近十年來，液態鋰電池的能量密度已提升2-3倍。相較于液態鋰電池，固態電池具有高能量密度、高安全性和長使用壽命等優勢，被業界普遍認為是下一代動力電池技術。

圖片來源：視覺中國

近年來，學(xue)術界涌(yong)現了一(yi)些固態電池(chi)的(de)新成果(guo)，其(qi)中不乏(fa)中國科學(xue)家(jia)。

據《光明日報》報道(dao)，中國(guo)科學技術大學馬騁教授研(yan)設計并合成了一(yi)種新(xin)型(xing)固(gu)態(tai)電解(jie)質(zhi)——氧氯化(hua)鋯鋰，其綜(zong)合性能與目前(qian)最先進的(de)硫(liu)化(hua)物、氯化(hua)物固(gu)態(tai)電解(jie)質(zhi)相當，但成本不到后者的(de)4%，適合進行(xing)產業化(hua)應用。該(gai)研(yan)究于今(jin)年6月27日發表在國(guo)際(ji)著名學術期刊《自然(ran)·通訊(xun)》上。

在固態鋰電池產業化道路上，日企較為激進。今年6月初，豐田宣布固態電池商業化的最新規劃，最早到2027年，豐田就將向市場投放搭載固態電池的電動汽車，充電不到10分鐘即可行駛約1200公里。

豐田固態電池改變游戲規則？

據財(cai)聯(lian)社報道，豐田公司周二（7月4日）表示，已經在固態電池(chi)技術上取得了重大突破，能夠將電池(chi)的重量、體(ti)積和(he)成本減(jian)半，這可能為電動汽車的進步(bu)帶來巨大的推動力。

這家世(shi)界第二大汽車制造商已(yi)經在推行(xing)一項計劃(hua)，到2025年推出配備先進固(gu)態電池(chi)的(de)電動汽車。與液體電池(chi)相比，固(gu)態電池(chi)的(de)優勢更大。

豐(feng)田公司碳中和研發(fa)中心的(de)總(zong)裁(cai)海田敬(jing)二表示：“無論是液態(tai)電池還是固態(tai)電池，我們的(de)目標是徹底改(gai)變(bian)目前電池過(guo)(guo)大、過(guo)(guo)重、過(guo)(guo)貴的(de)局面，在這方面的(de)潛(qian)力上，我們將爭取(qu)將這些因(yin)素減(jian)半。”

海(hai)田(tian)指出(chu)，該公司已經開發出(chu)了提高電(dian)池(chi)耐(nai)久性的方法，并相信現(xian)在可(ke)以制造出(chu)續航(hang)里程(cheng)為1200公里的固態電(dian)池(chi)，充電(dian)時間為10分鐘(zhong)或者更短(duan)。

圖片來源：豐田中國官網

伯明翰大學(xue)商(shang)業經(jing)濟學(xue)教(jiao)授(shou)戴維(wei)·貝(bei)利認為，如果豐田公司(si)的(de)(de)說(shuo)法屬(shu)實，那(nei)么(me)這可(ke)能(neng)是(shi)未來電動(dong)汽車的(de)(de)一(yi)(yi)個里(li)程碑時刻。“通常(chang)在原型階段(duan)會有一(yi)(yi)些突破(po)，但要擴大生(sheng)產規模就很(hen)困難了。”他補充(chong)說(shuo)，“如果這是(shi)一(yi)(yi)個真正的(de)(de)突破(po)，那(nei)么(me)它可(ke)能(neng)是(shi)一(yi)(yi)個顛(dian)覆性的(de)(de)改變，甚至可(ke)以說(shuo)是(shi)電動(dong)汽車行業的(de)(de)圣(sheng)杯。”

據(ju)《金融(rong)時報》報道，該公司(si)預(yu)計將在2027年開始為電動汽車生(sheng)產固態電池(chi)。

據每經網此前報道，早在2020年8月(yue)，搭(da)載全固態電(dian)池的豐田電(dian)動(dong)車已取得牌照，開始行駛實驗(yan)。豐田方面向(xiang)記者(zhe)透(tou)露，2025年前，豐田的全固態電(dian)池將(jiang)實現小(xiao)規模量產，首先(xian)搭(da)載在混動(dong)車型上；到2030年前，豐田的全固態電(dian)池要實現持(chi)續的、穩定量的生產。

“在開發過程中，我(wo)們(men)了(le)解到全(quan)固態電(dian)池里(li)的離子會在電(dian)池中高(gao)速運動，進而實現(xian)高(gao)功率輸出，我(wo)們(men)希(xi)望這(zhe)個特性能夠用于(yu)混動車型上，發揮(hui)全(quan)固態電(dian)池的優勢。”豐田方面表示。

2021年，豐田汽車(che)(che)宣(xuan)布，到2030年，預計將投入1.5萬億日元（約合人(ren)民幣881.2億元）用于(yu)開發動力電(dian)(dian)池及其電(dian)(dian)池供應(ying)鏈，以期在(zai)未(wei)來十年的關鍵(jian)汽車(che)(che)技術領(ling)域取(qu)得領(ling)先，并在(zai)電(dian)(dian)動車(che)(che)和混動車(che)(che)的價格(ge)方面保持持久(jiu)的競爭力。

據央(yang)廣網7月4日報道，記者從中(zhong)國科學(xue)技術大學(xue)獲悉(xi)，中(zhong)國科學(xue)技術大學(xue)馬騁教授(shou)開發(fa)(fa)了一種新型(xing)固態(tai)(tai)電(dian)解(jie)質(zhi)，它的綜合性能與目前最先進(jin)的硫化(hua)(hua)物、氯(lv)化(hua)(hua)物固態(tai)(tai)電(dian)解(jie)質(zhi)相近，但成本不到后者的4%，適合進(jin)行(xing)產業化(hua)(hua)應(ying)用。6月27日，該成果(guo)發(fa)(fa)表(biao)在國際著名學(xue)術期刊《自然·通訊》上(shang)。

在(zai)具備極(ji)強成本優勢的(de)同時，氧(yang)氯化(hua)鋯鋰的(de)綜合性(xing)能與目(mu)前最先進的(de)硫化(hua)物、氯化(hua)物固態電(dian)解(jie)質相當(dang)。實驗證明，由氧(yang)氯化(hua)鋯鋰和高(gao)鎳三元(yuan)正極(ji)組成的(de)全固態鋰電(dian)池(chi)展示了極(ji)為優異的(de)性(xing)能：在(zai)12分鐘快(kuai)速充電(dian)的(de)條件下，該(gai)電(dian)池(chi)仍然成功地在(zai)室溫穩定循環2000圈以上。

研(yan)究人員介(jie)紹，氧氯(lv)化(hua)(hua)鋯鋰能以目前最低的(de)(de)成本實現和當下最先進的(de)(de)硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)、氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)(wu)固態(tai)(tai)電解質相近的(de)(de)性能，對全固態(tai)(tai)鋰電池的(de)(de)產業化(hua)(hua)具有重大(da)意義。

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