次世代のリチウムイオン電池-全固体電池？

2017年末、日本の有名なスパークプラグメーカーである日本特殊陶業は、将来の「内燃機関なし」の時代に備えて、全固体電池技術を精力的に開発すると発表しました。

日本特殊陶業のシニアエンジニアリングおよび研究開発ゼネラルマネージャーである滝尾氏は、次のように述べています。日本特殊陶業がソリッドステート電池に携わっている理由は、その高度なセラミック技術がソリッドステート電池の開発に有利になるからです。

実際、全固体電池の研究開発では、長い間多くの企業が最初に存在していました。ホンダ、ヒュンダイ、トヨタなど、いくつかの確立された自動車メーカーは、全固体電池技術を開発しています。そして、新しい掃除機メーカーである新しいフィスクとダイソンは、電気自動車の時代の到来を告げるために全固体電池を使用することを計画しています。

おそらく多くの友人はまだ全固体電池の概念に慣れていませんが、業界の一部の人々は、それが3元素リチウム電池の次のラウンドのパワー電池のホットスポットになると考えています。まだ技術が蓄積されているこの新しい分野の特徴を理解する必要があります。

全固体電池は、固体電極と固体電解質を使用する電池です。全固体電池は比較的電力重量が大きいため、電気自動車に最適な電池とされています。従来の液体リチウム電池は、鮮やかに「ロッキングチェア電池」と呼ばれています。ロッキングチェアの両端は、バッテリーの正極と負極、そして真ん中の電解液（液体）です。優れたアスリートのように、リチウムイオンはロッキングチェアの両端を前後に走ります。リチウムイオンが正から負、正に移動する間に、バッテリーの充電および放電プロセスが完了します。全固体電池の原理は同じですが、電解質が固体であり、高密度構造により、より多くの帯電イオンが一端に集まり、より多くの電流を伝導できるため、電池の容量が増加します。そのため、同じ量の電気で、固体セルの体積は小さくなります。それだけでなく、全固体電池には電解質が含まれていないため、保管が容易になります。自動車などの大型機器に使用する場合、冷却管や電子制御装置などを追加する必要がないため、コストを節約できるだけでなく、効果的に軽量化できます。

リチウムイオン電池の基本的な開発方向は、より高いエネルギー密度を達成することであるため、日本と中国は、2030年までにパワーバッテリーコアのエネルギー密度を500 W / kgに増やすことを計画しています。エネルギー密度を考慮すると、液体電解質の限界バッテリーは500Wh / kgを超えることはできませんが、全固体リチウムバッテリーの現在のエネルギー密度は約400Wh / kgに達する可能性があり、推定最大電位値は900Wh / Kgです。

さらに、安全性の観点から、全固体リチウム電池の利点は非常に明白です。固体電解質は、不燃性、非腐食性、非揮発性、および非漏出性の流体です。同時に、リチウムデンドライトの現象も克服し、全固体リチウム電池を搭載した自動車の自己発火確率が大幅に低下します。

日本企業は依然として最前線にいます。

トヨタは明らかにプラグイン技術に遅れをとっていますが、全固体電池と水素燃料電池の研究開発は非常にタイトです。彼らは2020年までにリチウム電池を全固体電池に交換することを計画しており、エネルギー密度はリチウム電池の3〜4倍です。トヨタのシニアマテリアルエンジニアである重木月氏は、トヨタは2020年までに全固体電池を商品化し、今後数年間はリチウム空気電池を使用する予定であると語った。

2016年11月24日、三井金属は次世代リチウムイオン二次電池用の硫化物固体電解質を発売しました。三井金属は電池メーカーや自動車メーカーと連携し、2020年までに量産を実現する。

日立は、全固体電池の開発も非常に進んでいます。日立の谷所敬社長は、全固体電池のサンプルが航空宇宙および自動車産業の潜在的な顧客に送られたと述べた。さらに、日立は非公開の日本の電池メーカーと協力して、2020年までに細部を改良し、全固体電池を市場に投入する予定であり、日立のブランドで販売されない可能性があります。実際、日立は最先端の技術で主導的な地位を維持しており、日立は約400キロメートルの寿命を持つ純粋な電気自動車用のリチウムイオン電池技術を開発しました。

ヨーロッパとアメリカの企業は等しく積極的です

自動車部品メーカーのボッシュグループは、早くも2015年に、カリフォルニア州ハイウォデシに本拠を置くSeeo BatteryCo。の買収に成功しました。 Seeoの新世代の固体リチウム電子電池には、電池のエネルギー密度を50％から100％に高める機能があります。現在、350Wh / KGのエネルギー密度のバッテリーが開発されています。これは、現在使用されている電気自動車のバッテリー密度の約2倍です。密度。 SeeoのDryLyte固体ポリマー電解質は揮発性または可燃性ではありません。つまり、電解質はより高い温度で使用できます。

2017年11月、新興の電気自動車ブランドであるフィスカーは、最大寿命800 km、充電時間わずか1分のソリッドステートリチウム電池の特許を申請しました。フィスカーの全固体電池プロジェクトリーダーは、ダイソンが所有する全固体電池会社であるSakti3の創設者です。 2015年、Sakti3は、ワット時あたり最大100ドルのコストと、最大1,000ワット/ kgのエネルギー密度を備えた新しい全固体電池を開発したと主張しました。フィスカーは記者会見で、全固体電池には、層状電極構造と低温によって引き起こされる低電力や低レート機能など、多くの制限があると述べました。フィスカーの充電技術は、電極の表面積を平面フィルムの面積の25倍にする3次元電極構造を使用しています。この構造は、さまざまな電圧や形状の要因に適応でき、エネルギー密度はリチウム電池の2.5倍です。

さらに、BMWとAppleはすでに全固体電池の研究開発を開始しています。

中国企業もレイアウトを開始しました

電気自動車では、中国企業は常に世界と歩調を合わせてきました。 2017年8月9日、中国ガス電池（浙江省）のポリマー固体リチウム電池プロジェクトが麗水生態産業クラスターの松陽地区で建設を開始しました。

早くも2016年の終わりに、寧徳時代は「全固体電池」を展開するという決意も明らかにしました。寧徳時代は、全固体電池を製造する前に、世界中で全固体電池を製造している企業の調査を実施しました。寧徳時代の研究開発では、全固体電池の製造にも注目が集まっていました。全固体電池の製造プロセス全体は、従来のリチウムイオン製造プロセスとは異なり、新しい機器と新しいプロセスが必要です。したがって、寧徳時代も同時にプロセスを実行します。研究開発。

全固体電池の見通しは良好ですが、最大のテストは価格です。液体リチウム電池の価格は、1キロワット時あたり約200〜300ドルです。既存の技術を使ってスマートフォンに電力を供給する全固体電池を作ると、コストは15,000米ドルに達し、自動車に電力を供給することができる全固体電池のコストは驚異的なものになります。 9000万米ドル。全固体電池の製造コストが高い主な理由は、それらが非効率的であるということです。

小電力評価：

全固体電池には2つの最大の利点があります。1つはエネルギー密度であり、もう1つは安全性です。これらの2つは、最も高温の3要素リチウム電池が壊れにくい場所であるため、次のラウンドの電池の風の出口であることは驚くことではありません。しかし、全固体電池製造技術の技術的成熟度が低いため、大規模な生産能力を形成できる企業の数は限られており、大規模な技術の拡大によって克服しなければならない多くの困難が依然としてあります。まだ研究開発と試作の段階です。しかし、研究開発と産業技術の継続的な発展により、全固体電池の科学的および技術的問題は徐々に緩和されることが期待できます。現在、将来推進される可能性のある技術には、燃料電池、スーパーキャパシター、アルミエアセル、マグネシウムセルなども含まれていることがわかります。全固体電池が目立つかどうかは、多くの努力が必要です。

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