綠色能源需求大增,推動相應的儲能技術,電池也不斷追求更高的性能。近來全樹脂電池便以後起之秀姿态加入戰局,它和傳統锂電池一樣,利用锂離子在正負極移動來充電和放電,但锂電池使用許多金屬材料,而全樹脂電池則把金屬制的電極以及電解液都改用樹脂,具有高安全性、低成本的優勢。
目前全樹脂電池的領導廠商是日本三洋化成工業出資的APB公司,今年10月,APB在福井縣越前市的新廠開始量産,年産能為20萬瓩/時;未來大規模自動化量産後,長期目标是售價比锂離子電池便宜一半。
解決電池問題 新材料問世
電池從最早期的钴酸锂電池,進展到比亞迪使用的磷酸锂鐵電池、特斯拉電動汽車使用的三元锂電池,都是為了滿足容量大、壽命長等需求。但無論如何,安全一直是個難題,因為锂離子電池一旦受到撞擊或擠壓等造成短路,大量電流會通過金屬制的集電體,過熱可能導緻失火。
全固态電池于是應運而生,它采用固體的電解質,沒有液體外漏之虞,能降低溫度急劇變化帶來的失火風險。此外,固态電池能量密度高,容量比傳統電池多50%,未來可能進一步提升;另一個優點是充電時間短,充電一次能行駛的距離大幅拉長。日本豐田、TDK等廠商正如火如荼研發相關技術,村田制作所更預定本年度内量産小型固态電池。
近來,全新概念的全樹脂電池也将問世,由于這種電池把金屬制的電極以及電解液都改用樹脂,它有3種好處。
第一,安全性高。全樹脂電池因為用抗阻大的樹脂,即使短路也不會流入大量電流,比較安全。第二,制造成本低。锂電池約有20道制程,全樹脂電池的制程還不到10道,設備投資負擔也輕。第三,電池性能優。全樹脂電池的能量密度較高,容量約是傳統電池的2倍,而且形狀的自由度高,也容易大型化。
目前全樹脂電池的用途,主要是用于定置型電池。太陽能、風力發電等再生能源的儲能設備需要安全而廉價,但現有锂電池的成本太高,也有安全疑慮。有别于電動汽車電池,再生能源儲能不需要充電速度快、放電電流大等充放電的能力,而是約8小時的長時間電流充放,這完全符合了全樹脂電池的特性。
全樹脂電池的領導廠商是三洋化成工業出資的APB。1990年代,當時任職于日産汽車的APB首席執行官堀江英明,研發電動汽車LEAF時,雖然有全樹脂電池的構想,但拜訪了多家化學廠商,一直找不到适合的材料。直到2012年,三洋化成得悉堀江英明的構想,雙方展開合作,技術才有突破性進展。
三洋化成工業投資的APB,擁有獨創的全樹脂電池技術。
1949年成立的三洋化成,産品包括紙尿布用的高吸水性樹脂、潤滑油添加劑等,當時也在尋找使用樹脂的新業務。
《日經商業周刊》報道,雙方合作後的3個月内,每兩星期就試一次材料,總共試了30、40種,做了大約5,000種樣本,三洋化成累計負擔了數十億日元的研發費用。
軟銀子公司也要委托開發
商業化有了眉目後,2018年堀江離開日産汽車成立APB。2019年三洋化成對APB注資,目前持股超過四成,首席運營官兼首席技術官進藤康裕也來自三洋化成。而擁有全樹脂電池專利的日産,2020年将專利技術轉移給APB,完善了APB從開發到制造的技術;去年大林組、帝人、橫河電機等十多家公司,也對APB出資共100億日元。
今年10月,APB在福井縣越前市的新廠開始量産,川崎重工業打造的調查用水下無人載體(AUV),已決定采用這款電池。AUV的功能是在維修海底電纜、油管等設備,因為要在水中長時間作業,需要大容量又能耐水壓的電池。
此外,發電廠、搭載手機基站的無人機等企業,也有高度興趣。去年9月,在美國新墨西哥州完成“無人機移動基站”測試的軟件銀行子公司HAPS Mobile,也決定委托APB開發專用全樹脂電池。
由于車用動力電池和定置型儲能電池的系統不同,各汽車企業的需求也互異,APB初期将以供應定置型需求為主。該公司預估2025年後,全樹脂電池的營業額将達到900億日元,前景值得期待。
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