日本举国研发全固态电池的原因为何？

发表时间：2018-06-26

　　日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）宣布，该国部分企业及学术机构将展开产学研合作，联合研发下一代电动车全固态锂电池，力争早日应用于新能源汽车产业。
　　日本政府加大全固态电池研发力度的目的之一是重新占据市场主导地位——在中国企业的追赶下，日本企业在车用电池领域市场份额锐减。那全固态电池到底具有怎样的突出优势，以至日本举国上下全力一搏呢？
　　日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）宣布，该国部分企业及学术机构将展开产学研合作，联合研发下一代电动车全固态锂电池，力争早日应用于新能源汽车产业。这是NEDO关于全固态锂电池研究的第二期合作项目。
　　据NEDO介绍，该项目预计总投资100亿日元（约合5.8亿元），该项目预计总投资100亿日元（约合5.8亿元人民币），丰田、本田、日产、松下等23家汽车、电池和材料企业，以及京都大学、日本理化学研究所等15家学术机构将共同参与研究，计划到2022年全面掌握全固态电池相关技术。
　
　　NEDO称，下一代汽车（含清洁柴油车、混合动力车、电动汽车等）是全球汽车业的未来发展方向。日本众多厂商已纷纷推出纯电动汽车及插电式混合动力汽车的大规模销售计划，更高效的车载电池也因此备受关注。
　　全固态锂电池结构里没有气体和液体，所有材料都以固态形式存在，高密度性、汽车连接器，高安全性等性能使其与传统液态电池相比更具优势，在新能源汽车领域应用前景广阔。此前，工信部等四部委印发的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》明确提出，加大投入研发新的动力锂电体系，其中就包括固态电池等新型电池。　　
　　日本政府加大全固态电池研发力度的目的之一是重新占据市场主导地位。在车用电池领域，日本企业走在前列，2013年占据全球70%的市场份额，但2013年市场占有率仅为3%的中国企业，到2016年已扩大到26%，而日本企业则减至41%。从今年5月开始，日本经济产业省将向技术研究协会——锂电池材料评价研究中心（LIBTEC）投资16亿日元（约人民币9349万元）。
　　按照《中国制造2025》确定的技术目标，2020年锂电池能量密度到300Wh/kg，2025年能量密度达到400Wh/kg，2030年能量密度达到500Wh/kg。显然，新能源汽车产业中长期发展需要新的技术储备，全固态锂电池则有望成为下一代车用动力电池主导技术路线。
　　全固态电池技术有哪些优势？
　　此前，雷诺汽车业务负责人诺曼德公开表示，全固态电池是汽车工业的新希望，在成本、密度和热稳定性方面都较目前的锂离子电池有巨大优势，未来将主应用于长续航的电动汽车。
　　全固态电池在电池领域发展的根本驱动力之一就是安全性。传统锂离子电池的隔膜和电解液。根据电池的电极材料特性，在大电流下工作可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路，电池损坏；而电解液为有机液体，在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧。
　　此外，全固态电池相比传统锂离子电池优点也比较明显：
　　首先，相同能量下，全固态电池更薄且体积更小。传统锂离子电池中，隔膜和电解液共占据了电池中近4成的体积和2成的质量。如果用固态电解质取代，那么电极间距可以缩短到微米级，极大降低电池厚度 ，因此全固态电池技术是电池小型化，薄膜化的必经之路。
　　不仅如此，经过气相沉积制备的全固态电池，其整体厚度可能只有几十个微米，因此就可以制成非常小的电源器件，整合到MEMS（微机电系统）领域，从而方便电池应用在新型小尺寸智能电子设备，实现终端产品的小微型化。
　　其次，全固态电池轻便，能量密度高。使用了全固态电解质后，锂离子电池的适用材料体系也会发生改变，可以使用金属锂来做负极取代石墨负极这样可以明显减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。
　　值得一提的是，使用全固态电池，可以解决许多新型高性能电极材料与现有的电解液体系的兼容性问题。
　　综合考虑到以上两大因素，全固态电池相比于一般锂离子电池，能量密度可以有一个较大幅度的提升。目前为止，许多实验室中，都已经可以小规模批量试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池。
　　从能量密度的数据上看，全固态电池带给人们更多的直观体会是我们的手机等电子产品从“一天一充”升级到“两天一充”。
　　总之，全固态锂电池使用固态电解质，具有高密度性、高安全性等特点，相对于传统液态电池更具优势，在新能源汽车等领域应用前景广阔。