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车载电池(3)谁才是"真命天子"?

丰田与出光兴产正在联合开发全固态电池

作为目前纯电动汽车等动力来源而普及的锂离子电池的性能已遇到瓶颈,新一代锂电池以及采用锂以外材料的新一代电池的研发正不断取得进展。 其中之一便是使用固体电解质的“全固态电池”,“钠离子电池”也在受到广泛期待……

当前的主流车载电池在续航里程及成本等方面仍面临诸多课题。为了推动纯电动汽车(EV)全面普及,丰田及日产汽车等正在加紧开发新一代电池。车载电池会掀起颠覆性革命吗?

作为EV动力来源而普及的锂离子电池(LIB,以下简称:锂电池)是指充放电时使用锂离子的电池,其基本结构与智能手机及蓄电池所使用的电池基本相同。通过改进各构件的材料构成及设计技术,锂电池满足了多种用途的需求。

1970年代,美国化学家发明了锂电池的原型。1991年,索尼集团以当时隶属于旭化成的吉野彰的专利为基础,在全球率先实现实用化。在此后的30余年里,锂电池技术也经历了不断的打磨。

不过,现有锂电池的性能已遇到瓶颈,新一代锂电池以及采用锂以外材料的新一代电池的研发正不断取得进展。

其中之一便是使用固体电解质来帮助离子迁移的“全固态电池”。通过使用固体电解质,可以防止意想不到的副反应,同时使电池具备耐高温工作的特性。

全固态电池在用于电极的材料选择自由度上更高。可大幅提升EV的续航,加快充电速度等,为提高EV的性能做出贡献。

在获取全固态电池的相关专利方面,目前处于领先的是丰田汽车。该公司与出光兴产等企业展开合作,计划最早在2027年度启动全固态电池的量产。日产力争于2028年量产的全固态电池采用金属锂作为电极材料。本田的目标是在2020年代后半期量产此类电池。此外,中韩企业也在开展相关研发。

正极与负极的组合是决定电池容量的关键因素。力争通过改变这种组合来大幅提高性能的电池之一是“锂硫电池”。

锂硫电池的负极材料采用金属锂,正极采用硫。欧洲大型车企Stellantis正与美国新兴企业开展合作,力争2030年将这种电池配备到EV上。

上述这些电池被定位为锂电池的延伸,另一方面,作为全新类型的电池,“钠离子电池”正受到广泛期待。

钠离子电池将充放电时使用的离子由锂换成了钠。由于无需使用稀有金属,因此成本较低。

究竟谁是能够掀起颠覆性革命的新一代电池?评价标准将涵盖成本、有助于延长续航的电池容量、寿命、安全性等多个维度。资源风险及回收性能等也会受到重视。新一代电池的技术竞争才刚刚开始。

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