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探寻:锂离子充电电池之后的新电池
来源:技术在线! 日期:2009-11-6 作者:全球电池网 点击:

 与现有锂离子充电电池相比,重量能量密度提高约7倍,成本降至1/40。这是日本经济产业省提出的电动汽车(EV)用电池的性能目标。

这是在日本经济产业省2006年8月的研究会上发表的《对新一代汽车电池的建议》报告中提出的2030年目标值。报告发表已有3年,作为电池发展的路线图,至今依然受到重视。

“7倍”的能量密度的确很有必要。从2009年推出的EV来看,在持续行驶距离上,三菱汽车的“iMiEV”为160km,富士重工业的“斯巴鲁插电式STELLA”为80km。按照“在城市内使用”的预期,在EV刚刚开始导入的2009年,这样的性能还算说得过去。但今后要想整体取代汽油车的话,这样的性能明显实力不足。

让能量密度达到“7倍”

能量密度提高至目前“7倍”的电池,至少不会是现在的锂离子充电电池。只要使用的是LiC6(嵌锂石墨)负极、LiCoO2(钴酸锂)或LiMn2O4(锰酸锂)正极,以及电解质(有机溶媒)这样的“三角组合”,无论怎么改进,都摆脱不了材料本身的束缚。上述三类材料均存在理论上的极限,所以性能无望获得飞跃性提高。

为了突破这一障碍,开发超越锂离子充电电池极限的电池的有关研究正在推进之中。目的是打破三角组合中的一角,使性能大幅提高。具体的做法包括使用离子液体的锂离子充电电池、全固体型锂离子充电电池,以及锂-空气电池等。

目前,开发上述电池的有日本大阪府立大学、关西大学、产业技术综合研究所、电力中央研究所等研究机构。企业还不是主角。

不过,有众多汽车厂商向这些研究机构发出了合作意向。其中,丰田汽车宣布,已经着手与大阪府立大学展开共同研究。

在目前的锂离子充电电池中,种种问题的根源均来自电解质使用的有机溶媒。有机溶媒容易着火或泄漏。虽然锂本身着火的话也很危险,但有机溶媒有可能引发大事故。

另外,只要有溶媒存在,就会“稀释”电解质。而进行工作的是离子,因此多余的溶媒会给工作造成障碍,从而拖累性能指标,使能量密度难以达到“7倍”。

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