日本大阪公立大學開發(fā)了一種新材料，用于制造全固態(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)。在不使用資源分布不均的稀有金屬鱘的前提下，它實現(xiàn)了純電動汽車。（EV）所需的部分性能。在全固態(tài)電池投入實用進入倒計時的背景下，新材料的研發(fā)探索取得了進展，經(jīng)濟安全得到了保障。

電池的性能基本上取決于電極材料和電解質(zhì)。全固體電池用固體電解質(zhì)代替普通鋰電池的有機溶劑電解液。由于有機溶劑易燃，如果將電解質(zhì)改為固體，可以降低電池的火災風險，提高安全性。

同時，全固態(tài)電池也可以在高溫下工作，所以不需要冷卻裝置。估計目前鋰電池的能量密度(單位體積儲存的能量)會達到2?！?倍。

一些汽車公司提出了在20世紀20年代后半段實現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)品化的目標。雖然目前還沒有公布詳細的開發(fā)情況，但預計投入實用的全固態(tài)電池在極端溫度下的工作和快速充電性能將超過鋰電池。

自2010年代東京工業(yè)大學特聘教授菅野和豐田發(fā)布新電解質(zhì)以來，人們對全固態(tài)電池的期望也隨之上升。固態(tài)電解質(zhì)由含硅材料組成，體現(xiàn)電池性能的離子電導率指標高于液態(tài)電解質(zhì)。

中國占全球總產(chǎn)量的6?！?0%。從2023年8月開始，中國將實行出口管制。此外，浣熊還被用來制造太陽能電池和光纖，這是一個普遍的需求。如果全固態(tài)電池想要普及，就需要找到浣熊的替代材料。傳統(tǒng)鋰電池已經(jīng)存在鋰等資源風險，相同的資源風險將加入到整個固態(tài)電池中。

大阪公立大學的林晃敏教授和其他人利用鋰、磷和硫的化合物制造了不含硫的固體電解質(zhì)，并將電解質(zhì)的離子電導率提高到了制造純電動汽車所需的水平。

雖然以前用同樣的材料研制過固體電解質(zhì)，但是這項研究改進了晶體結構，使其電導率提高到以前的一萬倍。另外，此前也有報道稱，固態(tài)電解質(zhì)已經(jīng)達到了純電動汽車的水平，但是這項研究采用了更穩(wěn)定的材料，更容易制造。另外，在這項研究中，硫、磷等相對低成本原料的使用比例非常高，材料成本也可以降低。林教授說：“我們生產(chǎn)廉價、高性能、高耐久性的固體電解質(zhì)”。

東京工業(yè)大學特聘教授菅野研發(fā)固體電解質(zhì)的先驅，也提出了很多改用錫和硅的電解質(zhì)報告，正在探索不使用稀有金屬等昂貴材料的生產(chǎn)方法。

使用壽命是整個固體電池投入實用性的主要問題。隨著反復充放電，電極材料會膨脹收縮，導致固體電解質(zhì)與電極的后續(xù)點分離，使離子難以移動?，F(xiàn)有的鋰離子車載電池可以承受1000多次充放電，但目前整個固體電池的使用壽命只有幾十到幾百次。

金村圣志，東京都立大學名譽教授，專注于“軟電解質(zhì)”的研究。它是一種不易破裂的電解材料，能吸收電極材料的膨脹或收縮等變化，使電解材料與電極之間不易產(chǎn)生間隙。這種材料由硼、碳、鋰等元素組成，不含其他稀有金屬，如釩。在反復充放電200次左右后，金村名譽教授試制的直徑為1.4厘米的硬幣大小的電池電量基本沒有下降。

雖然在研究階段嘗試使用各種新材料，但大多數(shù)設備在充放電幾十次后無法維持其性能。金村名譽教授強調(diào)，“這種新材料是一種潛在的替代材料”。

東京農(nóng)業(yè)工業(yè)大學名譽教授直井勝彥和巖間悅郎副教授的研究團隊也報告了新材料。據(jù)說它是由容易通過離子的分子組成的軟物質(zhì)。即使充放電100次，性能仍然可以保持90%以上。

未來全球固態(tài)電池市場將持續(xù)擴大，富士經(jīng)濟預測到2040年將達到3.8605萬億日元。

其它海外企業(yè)也提出了全固態(tài)電池投入實用的政策。尤其引人注目的是韓國公司。三星SDI和SK在韓國 On在2027年也是為了和豐田一樣。～在2028年左右，電池開發(fā)和實驗工廠建設正在加快。在韓國，東京工業(yè)大學特別聘請的副教授，他說，韓國發(fā)表了很多優(yōu)秀的論文，在基礎研究方面非?；钴S。德國寶馬在歐美企業(yè)中（BMW）計劃在2025年生產(chǎn)配備全固態(tài)電池的樣車。

日本一直在全固態(tài)電池的基礎研究中領先世界。為了防止在鋰電池和太陽能電池領域重復未能贏得市場的覆轍，有必要通過產(chǎn)學合作加快技術轉移，提高生產(chǎn)技術。

業(yè)界第一人 菅野一次：改進離不開基礎研究。

針對全固態(tài)電池的前景和話題，日本經(jīng)濟新聞采訪了世界著名的東京工業(yè)大學第一人、特聘教授菅野。

記者：在2020年代后半期，汽車公司提出了全固態(tài)電池投入實用的目標。

菅野了次：這可能是因為公司有一個開發(fā)計劃，以確保電池安全為前提。全固態(tài)電池因其優(yōu)異的特性而被提出實用，但在實用初期可能不會有非凡的性能。

鋰電池投入實用后，在車輛領域流行了大約30年。全固態(tài)電池產(chǎn)品化后，將繼續(xù)改進和改進。僅僅依靠企業(yè)內(nèi)部是非常困難的，能否利用大學基礎研究就顯得尤為重要。

記者：特別是需要大學推進的研究課題有哪些？

菅野了次：一是提高電極材料的容量。目前，整個固體電池使用類似鋰電池的材料作為電極，但應該有能夠激發(fā)固體電解質(zhì)潛力的材料?？赡苁卿嚮蛘吖璧仍?，基本研究的職責就是找到這樣的新材料。

另一種是找出電極和電解質(zhì)接下來發(fā)生的現(xiàn)象。雖然已知與電池性能老化有關，但仍有許多未知之處。提出新的分析方法也將成為公司提高電池可靠性的關鍵因素。

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