鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1243次 | 2012年11月08日
日本研究機(jī)構(gòu)欲再次革新鋰電池技術(shù),誓奪領(lǐng)先地位
NEDO是一個產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合而組成的大型機(jī)構(gòu),研究團(tuán)隊中包括京都大學(xué)等14家大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)、以豐田為代表的5家汽車企業(yè)、以及松下和日立制作所等共12家企業(yè),該機(jī)構(gòu)致力于實(shí)現(xiàn)“舉國一致強(qiáng)化蓄電立國的日本”,這就是日本現(xiàn)在采取的蓄電池戰(zhàn)略“總體戰(zhàn)”??傮w戰(zhàn)有兩個主要內(nèi)容:動力鋰電池、鋰電池能量密度。
日本企業(yè)開發(fā)出了鋰離子電池,并由索尼最先實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化,以后在該領(lǐng)域一直領(lǐng)先于世界,但在10年后的2011年,其世界市場份額卻被韓國企業(yè)趕超,三星鋰電池一度成為全球出貨量之最。現(xiàn)在,日本的蓄電池開發(fā)團(tuán)隊下了決心,不會讓鋰離子電池重蹈半導(dǎo)體及液晶面板的覆轍。為了找到合理且有效的突破口,NEDO先把已大眾化的電子設(shè)備用途的鋰離子電池放在一邊,要在用于純電動汽車(EV)及電力調(diào)整等用途的大型鋰離子電池領(lǐng)域搶先走在前面,借此奪回市場份額。日本政府提出的“蓄電池戰(zhàn)略”所描繪的發(fā)展藍(lán)圖是,要在2020年將增長到目前4倍的市場中,日本企業(yè)占據(jù)一半份額。
能量密度是提升鋰離子電池性能的核心參數(shù),IBM和韓國研究機(jī)構(gòu)日前都宣稱找到了提高鋰電池續(xù)航能力的有效辦法,即,發(fā)明一種鋰空氣電池。NEDO也計劃在2030年之前開發(fā)出這種可以達(dá)到現(xiàn)有能量密度5倍以上的鋰電池,實(shí)現(xiàn)這一計劃分兩步走,先是到以2020年,使能量密度由目前的大約150Wh/kg增加到250Wh/kg,將平均每千瓦時的成本降低到約3萬日元。也就是說,用大約10年時間將能量密度提高到2倍以上,成本則降至三分之一以下。“250Wh/kg”的能量密度是蓄電池領(lǐng)域的專家們估計出的鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)的上限數(shù)字。也是此次開發(fā)力爭實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。第二步是到2030年,將此后的時間定位為“革新性蓄電池”的實(shí)用化期,革新性蓄電池之一是“金屬空氣電池”。這種電池通過使空氣中的氧元素離子化,并使其向金屬負(fù)極移動來進(jìn)行蓄電。從理論上說,能量密度能達(dá)到500Wh/kg,相當(dāng)于鋰離子電池極限的2倍。
現(xiàn)在,NEDO正在實(shí)現(xiàn)第一階段工作,即提高到250Wh/kg的能量密度,作為革新型蓄電池尖端科學(xué)基礎(chǔ)研究事業(yè)的一部分,兩套用于觀察蓄電池原子活動的設(shè)備已經(jīng)投入使用。
今年4月,在位于兵庫縣佐用町的日本理化學(xué)研究所(RIKEN Japan)的大型同步輻射設(shè)施“Spring-8”里,采用了強(qiáng)力X線、同樣是世界唯一的蓄電池專用分析設(shè)施開始了運(yùn)轉(zhuǎn)。
9月,在位于茨城縣東海村的日本高能加速器研究機(jī)構(gòu)(High Energy Accelerator Research Organization)大強(qiáng)度陽子加速器設(shè)施“J-PARC”中,蓄電池專用分析設(shè)施“中子Beam Line SPICA”建成完工。這是世界上唯一一臺通過將加速器產(chǎn)生的高強(qiáng)度中子束照射在處于實(shí)際工作狀態(tài)的蓄電池上,能夠?qū)崟r觀察構(gòu)成材料的原子排列變化等的設(shè)備。
中子束適用于對氫、鋰、鎂等“輕原子”的分析,而X線擅長的領(lǐng)域是錳及鎳等“重原子”,將兩者合在一起便可掌握構(gòu)成鋰離子電池的所有原子的活動。