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yexuqing

木虫之王 (文学泰斗)

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[交流] 【专题】探寻“锂离子充电电池之后的新电池”

探寻“锂离子充电电池之后的新电池”(一)：让能量密度达到“7倍”
2009/11/05 00:00
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探寻“锂离子充电电池之后的新电池”(点击放大)　　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“i MiEV”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”。（未完待续，记者：滨田基彦）

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