新一代电池的材料开发十分火热，初创企业和中小企业起到了带头作用。它们通过引进新型材料，依靠其他制造商和人脉，推动量产化。材料会影响电池的容量和安全。随着开发竞争越发激烈，新一代电池的普及也会加快。

从2018年到2020年，东京工业大学的初创企业Enpower Japan（东京·港区）集结了约10家日本的材料·设备制造商。吸引这些公司的是Enpower的全固态锂电池用电解质。

现有的锂离子电池通过锂离子往返于正极和负极之间电解液的过程来充电和放电；而全固态锂电池使用固体电解质代替电解液。由于其起火可能性小，而且易于增加电容量，因此被认为是新一代电池的有力候补。

KISHIDA化学（大阪市）制造的电解液

✦活用诺贝尔奖获得者的知识

根据富士经济（东京・中央区）的数据，全固态电池的世界市场预计在2035年达到约2.7万亿日元（约1696亿RMB），是2018年的1000倍左右。丰田汽车和日立造船等正在推进其实用化。

然而，由于全固态电池使用固体电解质，因此比电解液更难以让离子移动，且充电和放电耗费时间。此外，其还有一个缺点是不能在低温下使用。为了克服这些难题，Empower使用了由东京工业大学菅野了次教授等人开发的具有特殊晶体结构的硫化物。该硫化物中离子的活动性是普通固体电解质的10倍以上，甚至要高于电解液。

该公司于2018年创立，其创立者车勇社长和戴翔会长等人毕业于东京工业大学，并且曾是爱信精机公司的电池研究员。戴会长曾在美国得克萨斯大学留学，师从约翰•古德伊纳夫（John B. Goodenough）教授。提到古德伊纳夫教授，想必都不陌生，他就是和旭化成的名誉研究员吉野彰一起，因锂电池开发而于2019年获得诺贝尔奖的电池专家。

戴会长正在与古德伊纳夫先生共同研究使用氧化物的电解质，并互相分享见解。东工大计划结合专利技术，于2021年开始生产全固态电池的电解质。车社长表示：“日本在全球高性能电池材料方面具有优势，是适合进行开发的地方。”

大企业也在致力于全固体材料的研发。出光兴产正在开发一种使用硫化物的全固态电池用电解质，其使用的是石油提炼时产生的副产品“硫化氢”。此外，该公司还正在克服材料与水反应释放有害气体的问题，并计划于2020年代前半段开始量产。

使用液体电解质而不是全固体的新一代电池材料中也出现了新兴力量。iElectrolyte（大阪府吹田市）正在着手制作涂覆于正负电极基板上的粘合剂，所用的材料是海带的粘稠成分。

使用粘合剂将镍等材料高密度涂覆至电极基板的铝箔上，能够增加可存储的离子数量，从而电池的容量增大。那么，这种可高密度涂覆得材料是什么呢？在开发行星探测器和火箭用电池的过程中，iElectrolyte公司发现，在电解质中使用海带的粘稠成分“海藻酸”可以增加电流。

iElectrolyte公司首席执行官（CEO）石川正司称，“其也可以用作粘合剂”。考虑到镍等材料很容易分散在电极基板上，并且可以取得较大得涂覆厚度，因此经反复测试，证实涂覆镍等材料后电池性能得到了改善。

海带还有其他效果，即可应对“欧洲针对电池工厂日益严格的环境法规”。可产生高容量的电极粘合剂主要使用有机溶剂，对环境危害很大。相比之下，iElectrolyte公司使用水作为溶剂，对环境负荷小。而且，其使用的是在南美海域作为垃圾处理的不可食用海带，是对废物的利用。

粘合剂是日本公司的专长。正极方面有吴羽（KUREHA），负极方面有日本瑞翁（ZEON），两家公司占据了世界市场份额的近5成，而iElectrolyte公司将对其发起挑战。

✦废物利用

LE SYSTEM（福冈县久留米市）的目标是量产用于“氧化还原液流电池”的电解液。该电池利用泵循环存在于储罐中的电解液，在电极上引发化学反应以进行充电和放电。虽然在同样重量下其存储的电量少于锂离子电池，但使用寿命长达20年，且不会起火。

氧化还原液流电池是一项于五年前商业化的技术，但尚未普及，原因在于其价格。电解液使用稀有金属钒，占生产、安装成本的3～4成。但是，LE SYSTEM找到了突破口——火力发电的无用材料石油焦灰。

该公司成功地从之前废弃的石油焦灰中，有效提取了与硫和碳等混合的钒。与之前相比便宜50％到60％。目前，福岛县正在建设工厂，计划于2021年开始生产。生产的电解液将提供给日本国内外的电池制造商，目标是安装在太阳能和风力发电用蓄电池上。

其主要竞争对手是第一个实现氧化还原液流电池量产的住友电气工业。住友电气工业计划使用钛和锰代替钒的技术来实现氧化还原液流电池的普及。

根据矢野经济研究所（东京・中野）的数据，锂离子电池主要零部件的世界市场于2018年超过2万亿日元（约1256亿RMB）。在数额上中国占比过半，日本和韩国的制造商也正参与竞争。

中国占据绝对优势的零部件有很多。其象征性事件之一是，中国上海能源公司在2019年超越旭化成，成为双极板（绝缘材料）全球市场份额的首位。瑞穗银行的汤进主任研究员分析说：“提高产量的日本电池制造商很少，日本在争夺市场份额方面处于劣势。”

快速发现有希望的材料以进行量产并抢占市场份额刻不容缓。而决定胜负的王牌就是使用人工智能（AI）探索新材料的材料信息科学（MI）。

三菱化学和松下等大企业已经广泛引入了该技术。而创业近百年的老字号化学制造商也开始使用，这便是从事研究试剂的KISHIDA化学（大阪市）。其与开发MI软件的MI-6（东京・港区）合作，探索用于电解液的划时代材料。

MI指AI在论文和实验数据的基础上，列举研究者所寻求材料的候补。有望通过省去研究人员阅读论文寻找候补材料的时间，缩短开发周期。

KISHIDA化学通过对MI导出的材料进行组合，开发出有效抑制起火的电解液，且已于2018年开始面向笔记本电脑等进行生产。通过在有机溶剂中使用“乙酸丙酯”，即使混合了阻燃剂，也能在进出电量以及使用寿命方面保持与普通电解质相同水平。

然而，“开发周期并未有效缩短”，MI对效率的提升效果存疑。这是由于目前MI系统提出的候补材料多达300-400种，而研究人员尚未逐一验证。未来，将提高分析的准确性，以完成材料的筛选。

虽然初创公司和中小型公司拥有很高的技术能力，但是量产化仍是一个难题。此外还需要大量的设备投资和人员，以及确保稳定的资金来源。投资者越发青睐开发未来技术的企业。

源自海带与石油焦灰的新一代大容量环保电池材料