[導讀] 日本NEDO了盡快實現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的實用化，聯(lián)合汽車、蓄電池、材料領(lǐng)域的23家企業(yè)，15所大學及公立研究生所將展開合作，啟動了第二期研發(fā)項目。

　　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，在世界各國正積極推進交通工具電動化的大環(huán)境下，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)為了盡快實現(xiàn)全固態(tài)鋰電池的實用化，啟動了第二期研發(fā)項目。

　　在該項目中，汽車、蓄電池、材料領(lǐng)域的23家企業(yè)，15所大學及公立研究生所將展開合作，確立能解決全固態(tài)鋰電池當前瓶頸的基礎技術(shù)，同時將采用原型單元，開發(fā)對新材料特性、量產(chǎn)工藝以及是否適合配備于純電動汽車(EV)等進行評估的技術(shù)。另外，還會以日本主導推進標準化為目標，開發(fā)關(guān)于安全性和耐久性的試驗評估方法。此外，在推進研發(fā)的同時，還將討論電動汽車大量普及的未來社會體系的方案設計。

　　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，同時實現(xiàn)高能量密度和高輸出功率。

　　1.概要

　　今后，預計很多國家都將強化汽車的二氧化碳排放規(guī)定和燃效規(guī)定，交通工具將朝著電動化的方向發(fā)展。因此，很多汽車廠商都宣布了到本世紀二十年代每年銷售數(shù)百萬輛純電動汽車和插電式混合動力車(PHEV)的計劃。在這種情況下，車載電池將成為決定EV和PHEV的便利性(續(xù)航距離、充電時間等)及價格的主要因素，因此，急需通過提高能量密度來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)采用有機電解液制造，其能量密度與安全性屬于此消彼長的關(guān)系，只要一方面出問題，就可能冒煙甚至起火。對此，如圖1所示，采用無機固體電解質(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。此外還能簡化電池組的冷卻系統(tǒng)和冒煙起火時的排氣系統(tǒng)等，提高體積能量密度。而且，全固體電池有望使EV充電時間降至10分鐘以內(nèi)，實現(xiàn)超快速充電。不過，要想實現(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_發(fā)的效率并不高。

　　圖1：EV電池的技術(shù)轉(zhuǎn)移設想

　　因此，在NEDO的“先進創(chuàng)新蓄電池材料評估技術(shù)開發(fā)一期(2013～2017年度)”項目中，開發(fā)了全固態(tài)鋰電池的標準電池模型(200mAh級單層層壓單元)以及采用該模型的材料評估技術(shù)，并對企業(yè)和大學等面向全固態(tài)鋰電池開發(fā)的固體電解質(zhì)和電極活性物質(zhì)等進行了評估，將評估結(jié)果反饋給樣品提供者。

　　此次啟動的二期項目將在一期項目取得的成果的基礎上，開發(fā)實現(xiàn)大型化和高容量化的標準電池模型(Ah級層壓單元)以及采用該模型的材料評估技術(shù)。一期項目的評估技術(shù)是為了掌握材料的基本特性，而二期項目的評估技術(shù)將進一步升級，將評估量產(chǎn)性以及是否適用于EV等。因此，此次有4家汽車及摩托車企業(yè)、5家蓄電池企業(yè)及2家材料企業(yè)新加盟了受理評估委托的“技術(shù)研究聯(lián)盟鋰電池材料評價研究中心”(LIBTEC)。另外，14所大學和研究所也作為新的委托對象加入二期項目，將與LIBTEC進行合作。

　　如圖2所示，在EV電池市場上，預計目前研究開發(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，采用具備高離子導電性的硫化物固體電解質(zhì)或者化學穩(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目的研發(fā)對象。

　　2. 業(yè)務內(nèi)容

　　【1】業(yè)務名稱

　　先進創(chuàng)新蓄電池材料評估技術(shù)開發(fā)(二期)

　　【2】業(yè)務總額(預定)

　　100億日元

　　【3】時間

　　2018～2022年度

　　【4】研發(fā)內(nèi)容

　　(1)開發(fā)通用基礎技術(shù)

　　將開發(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，通過組合全固態(tài)鋰電池用新材料和元器件，評估單元的性能、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)工藝等的標準電池模型，并編訂規(guī)格說明書及性能評估程序手冊。

　　此外，還將開發(fā)通過計算機模擬，預測全固態(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)，以日本主導推進標準化為目標，開發(fā)關(guān)于耐久性和安全性的試驗評估方法等。

　　(2)討論社會體系設計

　　將調(diào)查并分析各國與全固態(tài)鋰電池及電動汽車有關(guān)的政策、市場和研發(fā)動向，制定以EV普及為前提的整個未來社會體系的方案設計，同時與“(1)開發(fā)通用基礎技術(shù)”聯(lián)動，推進相關(guān)研究開發(fā)。制定方案時，還將考慮充電基礎設施建設、資源限制、3R原則(Reduce、reuse、recycle，即減量化、再利用和再循環(huán))等，討論低碳化社會的方案設計。