[導(dǎo)讀] 日本NEDO了盡快實(shí)現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的實(shí)用化，聯(lián)合汽車(chē)、蓄電池、材料領(lǐng)域的23家企業(yè)，15所大學(xué)及公立研究生所將展開(kāi)合作，啟動(dòng)了第二期研發(fā)項(xiàng)目。

　　全固態(tài)鋰電池作為可兼顧高能量密度和安全性的蓄電池備受關(guān)注，在世界各國(guó)正積極推進(jìn)交通工具電動(dòng)化的大環(huán)境下，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)為了盡快實(shí)現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的實(shí)用化，啟動(dòng)了第二期研發(fā)項(xiàng)目。

　　在該項(xiàng)目中，汽車(chē)、蓄電池、材料領(lǐng)域的23家企業(yè)，15所大學(xué)及公立研究生所將展開(kāi)合作，確立能解決全固態(tài)鋰電池當(dāng)前瓶頸的基礎(chǔ)技術(shù)，同時(shí)將采用原型單元，開(kāi)發(fā)對(duì)新材料特性、量產(chǎn)工藝以及是否適合配備于純電動(dòng)汽車(chē)(EV)等進(jìn)行評(píng)估的技術(shù)。另外，還會(huì)以日本主導(dǎo)推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)關(guān)于安全性和耐久性的試驗(yàn)評(píng)估方法。此外，在推進(jìn)研發(fā)的同時(shí)，還將討論電動(dòng)汽車(chē)大量普及的未來(lái)社會(huì)體系的方案設(shè)計(jì)。

　　EV用バッテリーとして安全性耐久性を確保しつつ、高エネルギー密度化高出力化が実現(xiàn)可能。——確保作為EV用電池的安全性和耐久性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能量密度和高輸出功率。

　　1.概要

　　今后，預(yù)計(jì)很多國(guó)家都將強(qiáng)化汽車(chē)的二氧化碳排放規(guī)定和燃效規(guī)定，交通工具將朝著電動(dòng)化的方向發(fā)展。因此，很多汽車(chē)廠商都宣布了到本世紀(jì)二十年代每年銷(xiāo)售數(shù)百萬(wàn)輛純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力車(chē)(PHEV)的計(jì)劃。在這種情況下，車(chē)載電池將成為決定EV和PHEV的便利性(續(xù)航距離、充電時(shí)間等)及價(jià)格的主要因素，因此，急需通過(guò)提高能量密度來(lái)提高電池的性能和降低成本。

　　目前的EV和PHEV使用的鋰電池(LIB)采用有機(jī)電解液制造，其能量密度與安全性屬于此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，只要一方面出問(wèn)題，就可能冒煙甚至起火。對(duì)此，如圖1所示，采用無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池充分發(fā)揮固體電解質(zhì)的阻燃性及熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，即使提高能量密度也能確保安全性和耐久性。此外還能簡(jiǎn)化電池組的冷卻系統(tǒng)和冒煙起火時(shí)的排氣系統(tǒng)等，提高體積能量密度。而且，全固體電池有望使EV充電時(shí)間降至10分鐘以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)超快速充電。不過(guò)，要想實(shí)現(xiàn)期待的這些性能，還存在很多瓶頸，而且單元的結(jié)構(gòu)、材料構(gòu)成和制造工藝等基本概念尚未確定，目前，面向?qū)嵱没难芯块_(kāi)發(fā)的效率并不高。

　　圖1：EV電池的技術(shù)轉(zhuǎn)移設(shè)想

　　因此，在NEDO的“先進(jìn)創(chuàng)新蓄電池材料評(píng)估技術(shù)開(kāi)發(fā)一期(2013～2017年度)”項(xiàng)目中，開(kāi)發(fā)了全固態(tài)鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)電池模型(200mAh級(jí)單層層壓?jiǎn)卧?以及采用該模型的材料評(píng)估技術(shù)，并對(duì)企業(yè)和大學(xué)等面向全固態(tài)鋰電池開(kāi)發(fā)的固體電解質(zhì)和電極活性物質(zhì)等進(jìn)行了評(píng)估，將評(píng)估結(jié)果反饋給樣品提供者。

　　此次啟動(dòng)的二期項(xiàng)目將在一期項(xiàng)目取得的成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)大型化和高容量化的標(biāo)準(zhǔn)電池模型(Ah級(jí)層壓?jiǎn)卧?以及采用該模型的材料評(píng)估技術(shù)。一期項(xiàng)目的評(píng)估技術(shù)是為了掌握材料的基本特性，而二期項(xiàng)目的評(píng)估技術(shù)將進(jìn)一步升級(jí)，將評(píng)估量產(chǎn)性以及是否適用于EV等。因此，此次有4家汽車(chē)及摩托車(chē)企業(yè)、5家蓄電池企業(yè)及2家材料企業(yè)新加盟了受理評(píng)估委托的“技術(shù)研究聯(lián)盟鋰電池材料評(píng)價(jià)研究中心”(LIBTEC)。另外，14所大學(xué)和研究所也作為新的委托對(duì)象加入二期項(xiàng)目，將與LIBTEC進(jìn)行合作。

　　如圖2所示，在EV電池市場(chǎng)上，預(yù)計(jì)目前研究開(kāi)發(fā)比較、采用硫化物固體電解質(zhì)的代全固態(tài)鋰電池將在2025年左右成為主流，到2030年左右，采用具備高離子導(dǎo)電性的硫化物固體電解質(zhì)或者化學(xué)穩(wěn)定性較高的氧化物固體電解質(zhì)的新一代全固態(tài)鋰電池將成為主流。代全固態(tài)鋰電池和新一代全固態(tài)鋰電池都將是二期項(xiàng)目的研發(fā)對(duì)象。

　　2. 業(yè)務(wù)內(nèi)容

　　【1】業(yè)務(wù)名稱(chēng)

　　先進(jìn)創(chuàng)新蓄電池材料評(píng)估技術(shù)開(kāi)發(fā)(二期)

　　【2】業(yè)務(wù)總額(預(yù)定)

　　100億日元

　　【3】時(shí)間

　　2018～2022年度

　　【4】研發(fā)內(nèi)容

　　(1)開(kāi)發(fā)通用基礎(chǔ)技術(shù)

　　將開(kāi)發(fā)能解決全固態(tài)鋰電池的大型化和量產(chǎn)化瓶頸的基礎(chǔ)技術(shù)，包括固體電解質(zhì)的量產(chǎn)與低成本合成、向電極活性物質(zhì)涂敷電解質(zhì)、電解質(zhì)層與電極層的成膜等。

　　另外，通過(guò)組合全固態(tài)鋰電池用新材料和元器件，評(píng)估單元的性能、耐久性和安全性，將制作用于掌握新材料與元器件的利弊、技術(shù)課題及是否適合單元量產(chǎn)工藝等的標(biāo)準(zhǔn)電池模型，并編訂規(guī)格說(shuō)明書(shū)及性能評(píng)估程序手冊(cè)。

　　此外，還將開(kāi)發(fā)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，預(yù)測(cè)全固態(tài)鋰電池的單元及電池組的不穩(wěn)定性、劣化和發(fā)熱情況的技術(shù)，以日本主導(dǎo)推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)關(guān)于耐久性和安全性的試驗(yàn)評(píng)估方法等。

　　(2)討論社會(huì)體系設(shè)計(jì)

　　將調(diào)查并分析各國(guó)與全固態(tài)鋰電池及電動(dòng)汽車(chē)有關(guān)的政策、市場(chǎng)和研發(fā)動(dòng)向，制定以EV普及為前提的整個(gè)未來(lái)社會(huì)體系的方案設(shè)計(jì)，同時(shí)與“(1)開(kāi)發(fā)通用基礎(chǔ)技術(shù)”聯(lián)動(dòng)，推進(jìn)相關(guān)研究開(kāi)發(fā)。制定方案時(shí)，還將考慮充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源限制、3R原則(Reduce、reuse、recycle，即減量化、再利用和再循環(huán))等，討論低碳化社會(huì)的方案設(shè)計(jì)。