欲夺回“失地” 日本要使锂电池能量密度翻番


中国储能网讯:9月,在位于茨城县东海村的日本高能加速器研究机构(High Energy Accelerator Research Organization)大强度阳子加速器设施“J-PARC”中,蓄电池专用分析设施“中子Beam Line SPICA”建成完工。这是世界上唯一一台通过将加速器产生的高强度中子束照射在处于实际工作状态的蓄电池上,能够实时观察构成材料的原子排列变化等的设备。

 
    举全国之力实现反超
 
    4月,在位于兵库县佐用町的日本理化学研究所(RIKEN Japan)的大型同步辐射设施“Spring-8”里,采用了强力X线、同样是世界唯一的蓄电池专用分析设施开始了运转。中子束适用于对氢、锂、镁等“轻原子”的分析。而X线擅长的领域是锰及镍等“重原子”。也就是说,如果将两者合在一起,便可掌握构成蓄电池的所有原子的活动。
 
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    拥有可发出世界最高强度中子束的加速器 提供:NEDO(左)
 
    通过利用中子束,便可作为原子的活动掌握充放电时发生的化学反应 提供:NEDO(右)
 
    这个项目被命名为“革新型蓄电池尖端科学基础研究事业(RISING事业)”,由日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)主持,研究团队中包括京都大学等14家大学及研究机构、以丰田为代表的5家汽车企业、以及松下和日立制作所等共12家企业。NEDO蓄电技术开发室主任细井敬称,该项目力争实现“举国一致强化‘蓄电立国的日本’”。
 
    日本企业开发出了锂离子电池,并在该领域一直领先于世界,然而在2011年,其世界市场份额却被韩国企业赶超。但是,日本的蓄电池开发团队下了决心,不会让锂离子电池重蹈半导体及液晶面板的覆辙。暂且把已大众化(Commoditization)的电子设备用途的锂离子电池放在一边,要在用于纯电动汽车(EV)及电力调整等用途的大型锂离子电池领域抢先走在前面,借此夺回市场份额。日本政府提出的“蓄电池战略”所描绘的发展蓝图是,要在2020年将增长到目前4倍的市场中,日本企业占据一半份额。
 
    要实现上述目标,掌握关键的不言而喻是技术开发实力。蓄电池最重要的课题是能量密度。能量密度越大,单位重量可储存的能源量也越多。NEDO的调查结果显示,拿现阶段已投入实用的EV锂离子电池来说,能量密度为100~120Wh/kg,估计平均每千瓦时的成本约为10万日元。顺便提一下,日产汽车2010年上市的量产EV“LEAF(聆风)”上配备的蓄电池(模块)为86Wh/kg。
 
    NEDO项目提出的目标是:以2020年前后为限,使能量密度增加到250Wh/kg,将平均每千瓦时的成本降低到约3万日元。也就是说,用大约10年时间将能量密度提高到2倍以上,成本则降至三分之一以下。“250Wh/kg”的能量密度是蓄电池领域的专家们估计出的锂离子电池可实现的上限数字。也是此次开发力争实现的目标。