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本文2184字，阅读约需5分钟 摘 要：全固态电池使用固体电解质，与使用液体电解质的锂离子电池相比，更加安全，而且搭载于EV时可以延长续航里程，并缩短充电时间，本文将介绍全固态电池的相关开发状况和性能等。 关键字：全固态电池、固体电解质、电动汽车、蓄电系统、产品化、量产化 随着全球电动汽车（EV）的加速发展，人们开始追求安全、续航里程长且能够低成本生产的电池。其中备受期待的是“全固态电池”。全固态电池，顾名思义，供离子在正极和负极之间传递的“电解质”使用固体电解质，与使用液体电解质的锂离子电池相比，其更安全，搭载于EV时可以延长续航里程，并缩短充电时间。 日本政府支持全固态电池的技术开发，此外，日本的大型汽车制造商对搭载有全固态电池的车辆进行了试行驶，获得了各种数据，全固态电池的实用化备受期待。今后，确立了全固态电池量产技术的企业或将成为EV市场的主导者。未来，全固态电池还有望搭载于智能手机和可穿戴终端，充电一次便可长时间使用的时代或将到来。 本文将对全固态电池的开发状况和性能进行介绍。同时，随着全固态电池的实用化，未来的生活将会发生哪些变化？本文将对未来进行展望。 全固态电池是替代广泛应用于电动汽车、智能手机和个人电脑的锂离子电池的新一代高性能电池。如果全固态电池能够投入实际使用，则将加速不排放二氧化碳的EV的普及。 日本已宣布到2050年实现碳中和，设定了到2050年实现温室气体净零排放的目标。但该目标的实现过程必定异常艰难，通过大胆投资进行创新至关重要。因此，日本经济产业省将通过“绿色创新基金项目”，支持将碳中和作为经营课题的企业，助力脱碳举措以实现碳中和。基金所支持的“绿色增长战略”的14个重点领域中包括“汽车及蓄电池产业”，其中全固态电池也是研发支持的对象。 图1：绿色增长战略中制定了实施计划的14个重点领域
来源：根据经济产业省《2050年碳中和绿色增长战略》制成 锂离子电池中，锂离子通过电解液（液体）在正极和负极之间移动，以此来释放和储存电能。全固态电池也具有相同的原理，但是其电解质是固体而非液体，能够弥补锂离子电池的缺点。 图2：传统锂离子电池和全固态电池的原理（示意图）
来源：根据株式会社村田制作所《第4回 什么是全固态电池？专家讲解基础知识、与传统电池的区别以及实用化的可能性》制成 常用电池有多种类型。遥控器、台钟和手电筒等中使用的电池多为碱性干电池；另一方面，智能手机、平板终端、笔记本电脑和EV等中的电池是锂离子电池，该电池体积小，容量大。 然而，锂离子电池的电解液采用挥发性有机溶剂类材料，因此可能会因漏液而造成短路，并存在着火和爆炸等危险。在某些情况下，强烈的撞击可能会引发火灾，这就是为什么会出现“智能手机突然起火”等事故的原因。而全固态电池的电解质为固体，耐高温且发热量少，因此比锂离子电池的安全性高。 此外，由于全固态电池的电解质为固体，因此与锂离子电池相比，具有不易劣化的优点。智能手机在长期使用后，电池会劣化，因此会出现“电量很快就耗尽了”，“必须定期更换电池”等情况。如果全固态电池得到普及，这些问题或将得到解决。 而且，与锂离子电池相比，全固态电池的容量更大，且工作温度范围更广，无论在高温还是低温下都不会出现问题，这些都是其魅力所在。 亟待确立技术的EV市场或将推动全固态电池的普及。在电动汽车比日本更普及的国家，报告了很多电动汽车在行驶过程中发生爆炸等火灾事故。引发火灾的原因是锂离子电池因事故的冲击等而发生短路，导致电流过大引起发热等。今后，随着电动汽车的全面普及，日本的车辆火灾也可能会较目前增加。搭载耐高温的全固态电池是提高EV安全性的关键。另外，全固态电池容量大，且充电时间短，更具搭载优势。如果可以增强续航距离并确保安全性的话，那么电动汽车或将得到快速普及。 当然，全固态电池还有电动汽车以外的用途。日本的初创企业正在计划将开发的全固态电池与发电厂内的蓄电系统以及太阳能发电组合，从而构成家用蓄电池；以及将全固态电池用于潜水器和飞机等特殊环境的机械电池。最贴近生活的用途可能是智能手机、平板电脑终端和笔记本电脑等设备的电池。全固态电池或将取代目前许多使用锂离子电池的场景。 事实上，边长为几毫米左右的超小型全固态电池已经产品化。如果全固态电池技术得到提升，或将推动电子设备的进一步小型化。 如果全固态电池实现量产，则或将引领未来有望进一步普及的EV市场。因此，许多企业都在致力于研究全固态电池量产技术。日本的汽车制造商也计划在2020年代发售搭载有全固态电池的汽车。 但是，产品化和量产化存在许多困难。日本大型汽车制造商表示，从试行驶的结果来看，还需要继续开发适用于EV车载电池的电解质材料。另外，在成本方面，需要低于一般锂离子电池的低成本生产技术。 尽管如此，全固态电池的技术正在稳步推进中。根据日本初创企业于2021年5月发布的新闻稿，已经确立了包括电极在内的几乎全部由树脂制成的树脂系全固态电池的技术，并已进入量产化开发阶段。该电池可以减少配线、外壳等零部件数量，与现有的锂离子电池相比，可以缩短生产工序。因此，可以减少制造成本以及从订购到交货的时间。 量产初期主要用于发电厂的蓄电系统等特殊用途，但今后计划扩大到安装在家庭中的固定式蓄电池以及各种公共交通系统中的电池。随着成本的降低和量产的推进，未来可能在每个家庭中都安装全固态电池。 日本电池方面的技术非常出色，与电池相关的专利申请数量也位居世界前列。伴随着技术创新，未来日本企业在电池领域或将领先世界。日本政府也在支持企业的技术开发，持续关注全固态电池领域的发展。 翻译：李释云 审校：贾陆叶 李 涵 统稿：李淑珊  ●日本技术的世界竞争力：出光、丰田、产综研等日本顶尖企业的全固态电池开发 ●日本产综研：开发出可弯曲的“全固态电池”，拟用于可穿戴终端 ●在900℃以下的低温下烧结氧化物固态电解质的条件及机制的阐明 ●使用氧化物系固体电解质材料电极，成功实现全固态电池的室温运行！ ●JTEKT：成功开发出可利用“甲酸”发电的50W级新型燃料电池 |
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