三洋电池技术实力(日本三洋化成工业十年磨一剑)

三洋电池技术实力(日本三洋化成工业十年磨一剑)(1)

绿色能源需求大增,推动相应的储能技术,电池也不断追求更高的性能。近来全树脂电池便以后起之秀姿态加入战局,它和传统锂电池一样,利用锂离子在正负极移动来充电和放电,但锂电池使用许多金属材料,而全树脂电池则把金属制的电极以及电解液都改用树脂,具有高安全性、低成本的优势。

目前全树脂电池的领导厂商是日本三洋化成工业出资的APB公司,今年10月,APB在福井县越前市的新厂开始量产,年产能为20万瓩/时;未来大规模自动化量产后,长期目标是售价比锂离子电池便宜一半。

解决电池问题 新材料问世

电池从最早期的钴酸锂电池,进展到比亚迪使用的磷酸锂铁电池、特斯拉电动汽车使用的三元锂电池,都是为了满足容量大、寿命长等需求。但无论如何,安全一直是个难题,因为锂离子电池一旦受到撞击或挤压等造成短路,大量电流会通过金属制的集电体,过热可能导致失火。

全固态电池于是应运而生,它采用固体的电解质,没有液体外漏之虞,能降低温度急剧变化带来的失火风险。此外,固态电池能量密度高,容量比传统电池多50%,未来可能进一步提升;另一个优点是充电时间短,充电一次能行驶的距离大幅拉长。日本丰田、TDK等厂商正如火如荼研发相关技术,村田制作所更预定本年度内量产小型固态电池。

近来,全新概念的全树脂电池也将问世,由于这种电池把金属制的电极以及电解液都改用树脂,它有3种好处。

第一,安全性高。全树脂电池因为用抗阻大的树脂,即使短路也不会流入大量电流,比较安全。第二,制造成本低。锂电池约有20道制程,全树脂电池的制程还不到10道,设备投资负担也轻。第三,电池性能优。全树脂电池的能量密度较高,容量约是传统电池的2倍,而且形状的自由度高,也容易大型化。

目前全树脂电池的用途,主要是用于定置型电池。太阳能、风力发电等再生能源的储能设备需要安全而廉价,但现有锂电池的成本太高,也有安全疑虑。有别于电动汽车电池,再生能源储能不需要充电速度快、放电电流大等充放电的能力,而是约8小时的长时间电流充放,这完全符合了全树脂电池的特性。

全树脂电池的领导厂商是三洋化成工业出资的APB。1990年代,当时任职于日产汽车的APB首席执行官堀江英明,研发电动汽车LEAF时,虽然有全树脂电池的构想,但拜访了多家化学厂商,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构想,双方展开合作,技术才有突破性进展。

三洋电池技术实力(日本三洋化成工业十年磨一剑)(2)

三洋化成工业投资的APB,拥有独创的全树脂电池技术。

1949年成立的三洋化成,产品包括纸尿布用的高吸水性树脂、润滑油添加剂等,当时也在寻找使用树脂的新业务。

《日经商业周刊》报道,双方合作后的3个月内,每两星期就试一次材料,总共试了30、40种,做了大约5,000种样本,三洋化成累计负担了数十亿日元的研发费用。

软银子公司也要委托开发

商业化有了眉目后,2018年堀江离开日产汽车成立APB。2019年三洋化成对APB注资,目前持股超过四成,首席运营官兼首席技术官进藤康裕也来自三洋化成。而拥有全树脂电池专利的日产,2020年将专利技术转移给APB,完善了APB从开发到制造的技术;去年大林组、帝人、横河电机等十多家公司,也对APB出资共100亿日元。

今年10月,APB在福井县越前市的新厂开始量产,川崎重工业打造的调查用水下无人载体(AUV),已决定采用这款电池。AUV的功能是在维修海底电缆、油管等设备,因为要在水中长时间作业,需要大容量又能耐水压的电池。

此外,发电厂、搭载手机基站的无人机等企业,也有高度兴趣。去年9月,在美国新墨西哥州完成“无人机移动基站”测试的软件银行子公司HAPS Mobile,也决定委托APB开发专用全树脂电池。

由于车用动力电池和定置型储能电池的系统不同,各汽车企业的需求也互异,APB初期将以供应定置型需求为主。该公司预估2025年后,全树脂电池的营业额将达到900亿日元,前景值得期待。

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