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隨著全球電動(dòng)汽車的發(fā)展速度加快，需要開發(fā)安全、續(xù)航里程長(zhǎng)且生產(chǎn)成本低的電池。因此，“全固態(tài)電池”備受期待。全固態(tài)電池是在正極和負(fù)極之間傳遞離子的物質(zhì)“電解質(zhì)”為固態(tài)的電池，據(jù)說可以縮短充電時(shí)間。

在日本，政府支持全固態(tài)電池的技術(shù)開發(fā)，部分開發(fā)已經(jīng)開始。此外，日本主要汽車制造商已經(jīng)對(duì)搭載全固態(tài)電池的車輛進(jìn)行了試車，并獲得了各種數(shù)據(jù)。對(duì)實(shí)際應(yīng)用的期望越來越高，未來，已經(jīng)建立全固態(tài)電池量產(chǎn)技術(shù)的公司可能會(huì)成為電動(dòng)汽車市場(chǎng)的游戲規(guī)則改變者。未來有望搭載于智能手機(jī)和穿戴式終端，一次充電可長(zhǎng)時(shí)間使用的時(shí)代或許會(huì)到來。

為什么稱為下一代電池？

全固態(tài)電池是高性能的下一代電池，可以替代廣泛用于電動(dòng)汽車、智能手機(jī)和個(gè)人電腦的鋰離子電池。如果投入實(shí)際使用，不排放二氧化碳的電動(dòng)汽車的普及可能會(huì)獲得動(dòng)力。

日本已宣布到 2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和，并制定了到 2050 年將溫室氣體排放量降至零的目標(biāo)。因此，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省通過“綠色創(chuàng)新基金項(xiàng)目”支持企業(yè)將碳中和作為經(jīng)營課題，期待為實(shí)現(xiàn)碳中和而應(yīng)用和發(fā)展。基金支持的“綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略”14個(gè)優(yōu)先領(lǐng)域包括“汽車及蓄電池產(chǎn)業(yè)”，全固態(tài)電池也被納入該領(lǐng)域的研發(fā)支持范圍。

鋰離子電池通過一種叫做電解質(zhì)的液體在正極和負(fù)極之間移動(dòng)鋰離子來釋放和儲(chǔ)存電能。全固態(tài)電池具有類似的機(jī)制，但主要區(qū)別在于電解質(zhì)是固體而不是液體，從而可以彌補(bǔ)鋰離子電池的缺點(diǎn)。

全固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)

常用的電池有多種類型。堿性電池常用于遙控器、臺(tái)鐘和手電筒。另一方面，鋰離子電池由于體積小，可提供大量電力，被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板設(shè)備、筆記本電腦、EV電池等。

然而，由于鋰離子電池的電解液使用的是揮發(fā)性有機(jī)溶劑類材料，因此存在因液體泄漏而短路的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。這就是為什么會(huì)有強(qiáng)烈沖擊導(dǎo)致火災(zāi)的情況，以及智能手機(jī)突然起火的情況。不過據(jù)說全固態(tài)電池比鋰離子電池更安全，因?yàn)樗鼈兊碾娊赓|(zhì)是固體，所以耐高溫，產(chǎn)生的熱量更少。

全固態(tài)電池還具有比鋰離子電池不易劣化的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)是固態(tài)的。如果長(zhǎng)時(shí)間使用智能手機(jī)，電池會(huì)劣化，可能會(huì)聽到“電池很快耗盡”和“需要定期更換電池”之類的聲音。如果全固態(tài)電池得到普及，這些擔(dān)憂和麻煩可能會(huì)減少。

全固態(tài)電池的其他吸引人的特點(diǎn)是比鋰離子電池具有更大的容量，并且具有較寬的工作溫度范圍并且在高溫或低溫下都不會(huì)出現(xiàn)問題。

什么情況下可以使用固態(tài)電池？

全固態(tài)電池可能會(huì)在電動(dòng)汽車市場(chǎng)變得更受歡迎，該技術(shù)正在等待中。在比日本更普及電動(dòng)汽車的國家，發(fā)生了很多起火事故的報(bào)道，例如駕駛時(shí)發(fā)生爆炸。鋰離子電池因事故等的沖擊而短路，大電流流過并發(fā)熱時(shí)會(huì)發(fā)生火災(zāi)。如果未來電動(dòng)汽車普及，日本的汽車起火事件可能會(huì)比現(xiàn)在更多。配備耐高溫的全固態(tài)電池是提高電動(dòng)汽車安全性的關(guān)鍵點(diǎn)。另外，全固態(tài)電池容量大，充電時(shí)間短，這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。如果可以行駛的距離增加并確保安全，則電動(dòng)汽車很有可能會(huì)一下子普及開來。

當(dāng)然，全固態(tài)電池還有電動(dòng)汽車以外的應(yīng)用。日本的風(fēng)險(xiǎn)投資公司正在開發(fā)全固態(tài)電池，已將其開發(fā)為發(fā)電廠的電力存儲(chǔ)系統(tǒng)、與太陽能發(fā)電結(jié)合的家用蓄電池以及用于潛水器和飛機(jī)等特殊環(huán)境的機(jī)器電池。在熟悉的應(yīng)用中，它將是智能手機(jī)、平板終端和筆記本電腦等熟悉設(shè)備的電池。目前，在很多使用鋰離子電池的場(chǎng)景中，都有被全固態(tài)電池替代的可能。

事實(shí)上，邊長(zhǎng)數(shù)毫米的超小型全固態(tài)電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。如果全固態(tài)電池技術(shù)得到改進(jìn)，電子設(shè)備可能會(huì)變得更小。

商品化、量產(chǎn)問題多

如果全固態(tài)電池能夠量產(chǎn)，或許可以在電動(dòng)汽車領(lǐng)域引領(lǐng)市場(chǎng)，未來電動(dòng)汽車有望普及。因此，許多公司都在致力于研究建立全固態(tài)電池技術(shù)。然而，商業(yè)化和大規(guī)模生產(chǎn)的障礙很高。日本主要汽車制造商也表示，有必要繼續(xù)開發(fā)，重點(diǎn)是根據(jù)試車結(jié)果開發(fā)適用于EV電池的電解質(zhì)材料。此外，在成本方面，將需要超越普遍分布且可以低成本生產(chǎn)的鋰離子電池的技術(shù)。

盡管如此，固態(tài)電池技術(shù)仍在穩(wěn)步發(fā)展。根據(jù)日本風(fēng)險(xiǎn)投資公司 2021 年 5 月發(fā)布的新聞稿，其已進(jìn)入建立樹脂基全固態(tài)電池技術(shù)階段，該技術(shù)包括電極在內(nèi)幾乎所有部件均由樹脂制成，目標(biāo)是大量生產(chǎn)。這種電池可以減少配線和封裝等部件的數(shù)量，與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比可以縮短生產(chǎn)過程。因此，可以減少制造成本和交貨時(shí)間。

量產(chǎn)初期主要用于發(fā)電廠的蓄電系統(tǒng)等特殊用途，未來將擴(kuò)大到安裝在家庭中的固定式蓄電池和各種公共交通系統(tǒng)的電池。如果成本降低和量產(chǎn)取得進(jìn)展，那么未來全固態(tài)蓄電池可能會(huì)進(jìn)入每個(gè)家庭。 

原標(biāo)題：科技將如何改變我們的生活？正在開發(fā)的全固態(tài)電池的吸引力和前景！