替換鋰離子電池，還需要多久才能實(shí)現(xiàn)

（文章來源：EDA365網(wǎng)）

在過去的30年中，來自動(dòng)靜公司越來越接近更換引領(lǐng)了消費(fèi)電子革命的電池。固態(tài)電池有望比當(dāng)今消費(fèi)電子產(chǎn)品中的常規(guī)鋰離子電池更緊湊，功能更強(qiáng)大。在日本，每月要生產(chǎn)數(shù)千個(gè)固態(tài)電池，并且有幾家公司計(jì)劃在今年開始批量生產(chǎn)。他們的最終目標(biāo)是將新電池投入到智能手機(jī)和電動(dòng)汽車中。但目前看來，它們的價(jià)格太高了，同時(shí)還沒有經(jīng)過這些用途的驗(yàn)證，但是據(jù)TDK公司介紹，他們生產(chǎn)的固態(tài)電池已經(jīng)用到了打印機(jī)和電表上。

TDK固態(tài)電池項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Masihiro Oishi表示，隨著對小型儲(chǔ)能設(shè)備的需求不斷增長，“我們必須迅速提高產(chǎn)量才能滿足客戶需求?！睌?shù)十年以前，另一種電池的發(fā)展（鋰離子電池的發(fā)明）推動(dòng)了緊湊，功能強(qiáng)大的電子設(shè)備的出現(xiàn)。索尼公司（Sony Corp.）于1991年推出了第一款產(chǎn)品，而其基礎(chǔ)是美國和日本科學(xué)家在過去幾十年中獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

如今，鋰離子電池在智能手機(jī)中無處不在，并在電動(dòng)汽車和蓄電設(shè)備中扮演越來越重要的角色。但是，他們越來越難跟上他們所供電設(shè)備的需求，所有擁有電池容量快速下降智能手機(jī)的人都可以證明這一點(diǎn)?！爱?dāng)鋰離子電池首次問世時(shí)，與過去相比，它們確實(shí)是出色的電池。但是，這已經(jīng)過去了30年，我們必須考慮我們是否對其還真正感到滿意，”東京工業(yè)大學(xué)的教授Ryoji Kanno說道，他自1980年代以來一直在研究電池材料。

村田制作所已開發(fā)出一種固態(tài)電池，旨在用于耳機(jī)等小型可穿戴設(shè)備，該電池計(jì)劃于今年投入量產(chǎn)。理想的最終目標(biāo)是更換手機(jī)中現(xiàn)有的鋰離子電池，”村田孝夫（Norata Nakajima）說，他是村田公司的一位高管，并將于今年6月成為該公司的總裁。固態(tài)電池中的“固態(tài)”是指電解質(zhì)，即帶電離子流過的電池端子之間的物質(zhì)。在通常的鋰離子電池中，電解質(zhì)是液體。它可能會(huì)泄漏或著火，這是困擾某些智能手機(jī)的問題。

自1970年代以來，心臟起搏器就已經(jīng)使用了固態(tài)電池的早期版本，但是在過去十年中已經(jīng)出現(xiàn)了在功率需求更大的設(shè)備中使用固態(tài)電池的想法。2011年，Kanno教授及其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種固態(tài)玻璃狀材料，其導(dǎo)電電位與現(xiàn)有的液體電解質(zhì)相同。Kanno先生說：“直到這一次，可能沒人能想到這是可能的?！?/p>

除了減少著火的危險(xiǎn)外，固體電解質(zhì)還可以使陽極（電池兩個(gè)端子之一）由鋰金屬制成，而不是由目前的標(biāo)準(zhǔn)石墨制成。英國電池研究所法拉第研究所（Faraday Institution）稱，與石墨相比，鋰金屬可以容納更多的電子，因此固態(tài)電池在相同的體積中可以包含多達(dá)60％的能量。這項(xiàng)技術(shù)并不是唯一一項(xiàng)能夠吸引研究資金的技術(shù)。一些電池生產(chǎn)商正在使用凝膠狀電解質(zhì)來提高安全性，或者嘗試在電池中嘗試使用相對便宜的金屬（例如鋅）代替鋰。

對于固態(tài)電池，關(guān)鍵在于如何廉價(jià)地制造一種足以放入電話中的電池。村田制作所的Nakajima先生說：“與傳統(tǒng)的鋰技術(shù)相比，固態(tài)鋰電池的規(guī)模效率尚未得到發(fā)展?！?他的一位工程師說，公司可能需要兩到三年的時(shí)間才能將智能手機(jī)大小的固態(tài)電池投入批量生產(chǎn)。

能源咨詢公司W(wǎng)ood Mackenzie的電池原材料研究分析師Milan Thakore表示，與石墨相比，金屬鋰的產(chǎn)量仍然微不足道。他說：“直到我們看到制造和供應(yīng)鏈規(guī)模擴(kuò)大之前，它仍然是2030年的技術(shù)?！钡虘B(tài)電池仍以較小的尺寸和數(shù)量開始開始商業(yè)化生產(chǎn)。TDK固態(tài)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Oishi先生說，TDK每月生產(chǎn)約30,000個(gè)固態(tài)電池，并計(jì)劃在一年內(nèi)將產(chǎn)量提高到每月100,000個(gè)。

村田制作所已開發(fā)出一種固態(tài)電池，該電池計(jì)劃于今年投入批量生產(chǎn)。最終的愿望是做出由固態(tài)電池供電的電動(dòng)汽車。這將簡化用于液體電解質(zhì)電池的笨重的冷卻系統(tǒng)，從而使汽車更輕便，功能更強(qiáng)大。

盡管手機(jī)部件主要是東亞的據(jù)點(diǎn)，但汽車研究涉及一些美國初創(chuàng)公司?？偛课挥诳屏_拉多州的初創(chuàng)公司Solid Power已獲得2000萬美元的融資，他們正在與福特汽車公司合作 。SolidPower首席執(zhí)行官Doug Campbell表示，其手機(jī)大小的電池在能量密度和安全性能方面都超過了現(xiàn)有的鋰離子電池。

在日本，豐田汽車公司（ Toyota Motor Corp.） 和電池制造商松下公司（ Panasonic Corp.） 已加入一個(gè)政府附屬的技術(shù)組織，該項(xiàng)目旨在生產(chǎn)用于電動(dòng)汽車的固態(tài)電池的研發(fā)。該技術(shù)組織的Kei Hosoi說，該項(xiàng)目旨在制造一種電池，其能量密度是現(xiàn)有鋰離子電池的三倍，但成本僅為其三分之一。自2018年成立以來，該集團(tuán)正朝著實(shí)現(xiàn)能源目標(biāo)邁進(jìn)，但成本目標(biāo)仍然遙遙無期。
（責(zé)任編輯：fqj）