容量全球最高，日本全固態電池獲新突破！中科院院士：鋰電池能量密度接近理論極限

每經編輯 畢陸名

日本東京工業大學將全固態電池容量提升至全球最高水平。

據界面新聞7月16日報道，近日，日本東京工業大學特聘教授菅野了次等人組成的研究團隊，成功提高了全固態電池的快速充電性能和容量。該研究通過新開發基礎材料、重新研究制造工藝等方式得以實現，相關文章發表在美國《科學》雜志上。全固態電池是一種新型的電池類型。區別于其它電池，沒有液態電解液，而是采用聚合物、氧化物或硫化物作為固態電解質。

據英國《金融時報》，在固態電池技術取得突破后，豐田近日公布了將其電動汽車電池的尺寸、成本和重量減半的雄心。豐田頂級電池專家Keiji Kaita 7月4日表示，簡化電池材料的生產流程將降低其下一代技術的成本?！皩τ谖覀兊囊簯B和固態電池，我們的目標是徹底改變目前電池太大、太重、太貴的狀況，”Keiji Kaita表示，“就潛力而言，我們的目標是將所有這些因素減半?！贝送?，中國科學技術大學教授馬騁開發了一種新型固態電解質，它的綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相近，但成本不到后者的4%，適合進行產業化應用。

日本全固態電池獲新突破

據界面新聞報道，日本東京工業大的上述研究，利用高熵材料設計開發了一種高離子導電性的固體電解質，通過增加已知鋰快離子導體的成分復雜性，使得鋰離子電導率約為傳統材料的2.3-3.8倍，從而能縮短電池充電時間。這意味著，影響電池充電性能的指標較當前傳統電池相比最多可提高3.8倍，為目前全球最高水平。

此外，研究團隊改良了制造工藝，負極采用鋰金屬代替傳統的石墨，使得正極容量按單位電極面積計算較當前提高1.8倍。試制的全固態電池每平方厘米電極的電池容量超過20毫安，這也是全球目前公布的最高水平。

當前動力電池市場上，液態鋰電池仍占據主導地位。中國科學院院士孫世剛曾表示，現有鋰電池的能量密度已接近理論極限。近十年來，液態鋰電池的能量密度已提升2-3倍。相較于液態鋰電池，固態電池具有高能量密度、高安全性和長使用壽命等優勢，被業界普遍認為是下一代動力電池技術。

圖片來源：視覺中國

近年來，學術界涌現了一些固態電池的新成果，其中不乏中國科學家。

據《光明日報》報道，中國科學技術大學馬騁教授研設計并合成了一種新型固態電解質——氧氯化鋯鋰，其綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相當，但成本不到后者的4%，適合進行產業化應用。該研究于今年6月27日發表在國際著名學術期刊《自然·通訊》上。

在固態鋰電池產業化道路上，日企較為激進。今年6月初，豐田宣布固態電池商業化的最新規劃，最早到2027年，豐田就將向市場投放搭載固態電池的電動汽車，充電不到10分鐘即可行駛約1200公里。

豐田固態電池改變游戲規則？

據財聯社報道，豐田公司周二（7月4日）表示，已經在固態電池技術上取得了重大突破，能夠將電池的重量、體積和成本減半，這可能為電動汽車的進步帶來巨大的推動力。

這家世界第二大汽車制造商已經在推行一項計劃，到2025年推出配備先進固態電池的電動汽車。與液體電池相比，固態電池的優勢更大。

豐田公司碳中和研發中心的總裁海田敬二表示：“無論是液態電池還是固態電池，我們的目標是徹底改變目前電池過大、過重、過貴的局面，在這方面的潛力上，我們將爭取將這些因素減半?！?/p>

海田指出，該公司已經開發出了提高電池耐久性的方法，并相信現在可以制造出續航里程為1200公里的固態電池，充電時間為10分鐘或者更短。

圖片來源：豐田中國官網

伯明翰大學商業經濟學教授戴維·貝利認為，如果豐田公司的說法屬實，那么這可能是未來電動汽車的一個里程碑時刻?！巴ǔＴ谠碗A段會有一些突破，但要擴大生產規模就很困難了?！彼a充說，“如果這是一個真正的突破，那么它可能是一個顛覆性的改變，甚至可以說是電動汽車行業的圣杯?！?/p>

據《金融時報》報道，該公司預計將在2027年開始為電動汽車生產固態電池。

據每經網此前報道，早在2020年8月，搭載全固態電池的豐田電動車已取得牌照，開始行駛實驗。豐田方面向記者透露，2025年前，豐田的全固態電池將實現小規模量產，首先搭載在混動車型上；到2030年前，豐田的全固態電池要實現持續的、穩定量的生產。

“在開發過程中，我們了解到全固態電池里的離子會在電池中高速運動，進而實現高功率輸出，我們希望這個特性能夠用于混動車型上，發揮全固態電池的優勢?！必S田方面表示。

2021年，豐田汽車宣布，到2030年，預計將投入1.5萬億日元（約合人民幣881.2億元）用于開發動力電池及其電池供應鏈，以期在未來十年的關鍵汽車技術領域取得領先，并在電動車和混動車的價格方面保持持久的競爭力。

據央廣網7月4日報道，記者從中國科學技術大學獲悉，中國科學技術大學馬騁教授開發了一種新型固態電解質，它的綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相近，但成本不到后者的4%，適合進行產業化應用。6月27日，該成果發表在國際著名學術期刊《自然·通訊》上。

在具備極強成本優勢的同時，氧氯化鋯鋰的綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相當。實驗證明，由氧氯化鋯鋰和高鎳三元正極組成的全固態鋰電池展示了極為優異的性能：在12分鐘快速充電的條件下，該電池仍然成功地在室溫穩定循環2000圈以上。

研究人員介紹，氧氯化鋯鋰能以目前最低的成本實現和當下最先進的硫化物、氯化物固態電解質相近的性能，對全固態鋰電池的產業化具有重大意義。

每日經濟新聞綜合財聯社、界面新聞、央廣網

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