对抗丰田汽车?三星力争将锂空气电池推向实用化

  • 王欢
  • 发表于: 2017/11/11 07:32:00 来源:环球网

预计作为纯电动汽车核心零部件电池的开发竞争将愈发激烈。

据《日本经济新闻》11月10日报道,韩国三星电子将开发面向纯电动汽车(EV)的第三代充电电池。一次充电的续航距离将达到目前纯电动汽车用锂离子电池的近2倍,计划以此来对抗在纯电动汽车用第二代充电电池开发上先行一步的丰田汽车。预计作为纯电动汽车核心零部件电池的开发竞争将愈发激烈。

三星电子将开发的是在业界被称为终极充电电池的“锂空气电池”。相当于中央研究所的三星综合技术研究院制作出了每千克电池蓄电量达到520瓦特的试制品。作为丰田力争2020年上半期推向实用化的“全固体电池”的下一代产品,三星力争确立该电池的世界标准。

代表性纯电动汽车日产汽车生产的新款“聆风(Leaf)”充满电时的续航里程为400公里。三星的试制品制作成汽车用电池的话,理论上续航里程可超过700公里。三星将主要零部件绝缘膜的厚度改良至原来1成以下的20微米。通过薄型化来增加电池单元的使用量,从而提高蓄电量。

实用化之路仍漫长

虽然三星力争2030年之前将锂空气电池推向实用化,不过前路似乎依然漫长。试制品在进行20次充放电之后,其性能大幅下降。这并未达到纯电动车充电电池几千次的充放电标准,此外还存在单次充电需要花费几个小时的问题。能否对主要零部件正极和负极的材料及形状进行改良,提高电池的寿命和便利性成为课题。

三星集团的三星SDI正在扩大汽车用锂电池业务。关于丰田力争推向实用化的新一代产品全固体电池,将继续推进研发,另一方面,希望在全固体电池下一代产品锂空气电池的实用化方面先行一步。

作为在全球迅速渗透的纯电动汽车的动力源,目前锂电池仍是主流。与丰田早前就配备于混合动力车(HV)的镍氢电池等相比,锂电池的容量大幅增加。在锂电池开发方面日本企业先行一步,不过相关技术正在向亚洲扩散,除了松下、三星SDI和韩国LG化学之外,中国企业也开始争夺全球市场份额。

通常的锂电池采用液体材料作为传送离子的电解质。将其改为固体的电池则是全固体电池。该型电池由位于正极和负极之间的固体电解质传送离子。由于电解质不易劣化,因此寿命较长,同时漏液和起火等危险少。充电时间的缩短和实现大容量化受到期待。

丰田为了开发全固体电池,已经构建了200名技术人员组成的团队。丰田副社长迪迪尔·勒罗伊(Didier Leroy) 表示,“试制品已经完成,下一阶段是量产前的准备工作。这项技术今后可能成为‘游戏规则改变者’”。

不仅是丰田和三星,多个行业巨头都在推进全固体电池的研究。汽车零部件厂商德国博世收购了开发全固体电池的美国Seeo公司。此外,美国苹果也在2016年开始招聘相关技术人员。大阪府立大学的辰巳砂昌弘教授认为,汽车用全固体电池将在2023年前后被推向实用化。

转向纯电动车的大潮推动电池技术革新

另一方面,锂空气电池是通过正极的催化剂吸收空气中的氧气。在此基础上,与负极的锂产生化学反应,产生电力。在理论上,与以往的电池相比,具有更高的能量容量。另外,由于能减少材料,因此小型轻量化和成本削减也令人期待。除了三星之外,日本的日本物质材料研究机构、东北大学和丰田等也正在推进研发。

关于汽车的动力传动系统(驱动装置),即使是在半年前,汽油发动机都被认为在中长期是主流。但是,随着英法中三国宣布考虑将来禁止汽油车的销售,汽车行业面临的环境开始转变。采用电池的马达驱动的汽车比率必将逐渐提高。

与此同时,电池的市场也将迅速扩大。据调查公司富士经济统计,2016年仅为1.4万亿日元的纯电动汽车等环保车的世界电池市场到2025年有望扩大至6.6万亿日元。此外,还存在对材料等相关产业的巨大拉动效应。

由于各国当局的行动,以德国大众为代表,美国通用汽车(GM)和日产汽车等世界汽车厂商相继发布了纯电动汽车战略。迅速转向纯电动汽车不仅将推动此前进展缓慢的锂电池的技术革新,还将短缩迈向下一代电池的时间。

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