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与全球趋势背道而驰,日本电池技术研发路在何方?

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摘   要:2022年11月8日-10日,日本第63届电池研讨会在福冈国际会议场举行。本文笔者(野泽哲生)对其进行了报道。本次的研讨会上最为引人注目的是钠(Na)离子电池(NIB)的发展,会上出现了多个关于全固态NIB的演讲。

关键字:钠离子电池、全固态NIB、碳酸锂、高能量密度可充电电池、双电池系统、混合动力汽车

 

 

日本第63届日本电池研讨会研讨会上最为引人注目的是钠(Na)离子电池(NIB)的发展。其背景源于中国和欧洲的锂(Li)离子可充电电池(LIB)生产扩大势头迅猛,致使Li供不应求,结果导致碳酸锂的期货价格飙升至2020年价格的10倍以上,且预期仍会持续上升(图1)。碳酸锂的价格飙升曾在2017年前后发生过一次,然而与本次相比,当年的涨价不值一提。本次碳酸锂价格居高不下,对未来的LIB价格将会带来巨大影响。

 

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直径为18cm的超大型氧化物基全固态钠离子电池,由丰岛制作所等公司开发

 

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碳酸锂(Li2CO3)在中国的价格推移

纵轴显示的是每吨Li2CO3的人民币价格

(来源:英国Statista)

 

鉴于以上背景,研发工作转向NIB便显得十分自然。NIB基于Na,这是几乎取之不尽、用之不竭的资源,在地球上任何地方都能廉价购入。

 

日本研究的3个空白领域

 

而另一方面,电池研讨会上也出现了几个令笔者担忧之处。除了NIB以外,日本电池研发的方向已明显偏离了近期的全球技术趋势。

 

具体而言,目前全球电池发展趋势有三大方向,即(1)无阳极电池,(2)磷酸锰铁锂(LMFP)基LIB,(3)同时采用两种电池的“双化学电池”,而日本在这三个领域的研究发表寥寥无几。关于(1)和(2)的演讲屈指可数,其中一个还是由台湾的制造商所发表的。关于(3)则更是几近于零,非要算的话,(2)的发表当中有一篇是将三元系Ni-Mn-Co(NMC)材料与LMFP在材料层面上进行混合的尝试,勉强可以算上。

 

低成本生产超高能量密度电池成为可能

 

(1)是一种高能量密度的可充电电池,直接采用金属Li或金属Na等高纯度金属作为负极。之所以被称为“无阳极”,是因为该电池在生产过程中,阳极几乎只有集流体,而活性物质Li和Na只存在于阴极材料和电解液中。换言之,这种电池是在完全放电的状态下制造的,阳极只有在电池充电后才会形成。

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