【正文】 掌握新一代電池的最新動(dòng)向！《日經(jīng)電子》將于2011年2月23日舉辦“新一代電池開發(fā)最前線——汽車、家庭及社會(huì)由此改變”研討會(huì)（東京都市中心酒店（Toshi Center Hotel））。在鋰離子電池方面，雖然迄今這方面的研究在便攜產(chǎn)品市場(chǎng)擴(kuò)大的背景下取得了進(jìn)展，但今后面向電動(dòng)汽車及插電式混合動(dòng)力車等電動(dòng)車輛、以及可實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)穩(wěn)定化的蓄電系統(tǒng)等廣泛領(lǐng)域的研發(fā)將必不可少。因此，有必要讓更多的技術(shù)人員深入了解新一代電池的知識(shí)，并致力于提高電池業(yè)界的技術(shù)水平，以便早日實(shí)現(xiàn)新一代電池的需求擴(kuò)大。 　　此次研討會(huì)將探討以鋰空氣電池、全固體電池及有機(jī)電池為代表的新一代鋰離子電池的電極材料。鋰空氣電池及全固體電池方面，將請(qǐng)豐田公司分別講解。作為開發(fā)革新性電池的基礎(chǔ)研究部門，豐田于2008年6月新設(shè)了“電池研究部”，正在積極推進(jìn)鋰空氣電池、全固體電池及鋰離子電池新材料等新一代電池的研究。 　　鋰空氣電池以大氣中的氧氣為正極，與目前的鋰離子電池相比，可將能量密度在理論值上提高到以前的15倍以上，所以作為“終極”電池備受關(guān)注。然而，鋰空氣電池作為充電電池使用時(shí)，存在著作為反應(yīng)中間體的活性氧會(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng)的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，豐田對(duì)鋰空氣電池的反應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了徹底分析，將鋰空氣電池制成可充放電的充電電池。有關(guān)這方面的舉措，將請(qǐng)豐田電池研究部研究2組組長(zhǎng)錦織英孝進(jìn)行介紹。 　　在全固體電池方面，由于其電解質(zhì)不采用液體電解液，而是采用固體電解質(zhì)，因此，作為具備可提高安全性及耐久性、以及可通過(guò)在電池單元內(nèi)進(jìn)行串聯(lián)以提高電壓等前所未有的特性的電池，受到了極大關(guān)注。就這種全固體電池方面的領(lǐng)先舉措，將請(qǐng)豐田電池研究部研究1組組長(zhǎng)川本浩二進(jìn)行講解，還將請(qǐng)?jiān)诹蚧镱惒Ａ沾呻娊赓|(zhì)領(lǐng)域進(jìn)行先端研究的日本大阪府立大學(xué)研究生院工程學(xué)研究科教授辰巳砂昌弘發(fā)表演講（參閱本站報(bào)道）。 可提高正極容量的有機(jī)電池以及固溶體類正極材料 　　采用理論容量最大達(dá)到近1000mAh/g的有機(jī)化合物作為正極材料的有機(jī)電池，具有因不使用重金屬而重量較輕、且資源限制較小的特點(diǎn)，目前正以2020年正式銷售為目標(biāo)推進(jìn)研發(fā)。有關(guān)其現(xiàn)狀及今后的的展望，將請(qǐng)村田制作所的佐藤正春發(fā)表演講。 　　另一方面，固溶體類正極材料（Li2MnO3‐LiMO2（M：Co, Ni，Mn等金屬））由于具備超過(guò)傳統(tǒng)鋰離子電池正極材料近2倍的280mAh/g的比容量，因而，作為可提高現(xiàn)有鋰離子電池容量的正極材料而受到關(guān)注。 　　在2010年11月舉辦的“第51屆電池討論會(huì)”上，日產(chǎn)汽車、日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、田中化學(xué)研究所、戶田工業(yè)及三洋電機(jī)等廠商相繼進(jìn)行了固溶體類正極材料的信息發(fā)布。美國(guó)通用汽車（General Motors）、日本旭化成及旭硝子等廠商也于2011年1月底宣布，將向生產(chǎn)固溶體類正極材料的美國(guó)Envia Systems提供總額為1700萬(wàn)美元（約合14億1000萬(wàn)日元）的出資，成為人們關(guān)注的話題。 　　有關(guān)固溶體類正極材料產(chǎn)生高容量的原理、以及固溶體類正極材料的特性及今后的發(fā)展前景，將請(qǐng)日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所泛在能源（Ubiquitous Energy）研究部門蓄電設(shè)備研究小組主任研究員田渕光春進(jìn)行講解（參閱本站報(bào)道）。 　　此外，作為機(jī)械化學(xué)（Mechanochemical）處理的一種，在超離心力場(chǎng)中采用溶膠凝膠（Solgel）法，可使數(shù)nm級(jí)的粒子化材料及碳材料以高分散方式混合的“納米混合技術(shù)”方面，將請(qǐng)東京農(nóng)工大學(xué)研究生院工程學(xué)研究院應(yīng)用化學(xué)部門教授直井勝?gòu)┌l(fā)表演講。 　　作為采用該技術(shù)的事例，日本ChemiCon計(jì)劃于2011年春季樣品供貨負(fù)極采用鈦酸鋰與碳納米纖維復(fù)合材料的鋰離子電容器。納米混合技術(shù)在用作鋰離子電池的電極材料時(shí)都非常有效，無(wú)論是采用錫（Sn）還是磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正負(fù)極，性能都成功地得到了提高（參閱本站報(bào)道）。（記者：狩集 浩志）“全固體電池很可能會(huì)成為終極電池”　全固體電池由于電解質(zhì)使用固體電解質(zhì)而非液體的電解液，因此不僅能夠提高安全性，而且還可通過(guò)在電池單元內(nèi)進(jìn)行串聯(lián)層疊來(lái)實(shí)現(xiàn)高電壓化，作為新一代電池備受關(guān)注。日本大阪府立大學(xué)的辰巳砂研究室正在利用鋰離子傳導(dǎo)率與電解液相當(dāng)、達(dá)到3～5103S/cm的硫化物類玻璃固體電解質(zhì)，致力于全固體電池的研發(fā)。日前，記者采訪了在硫化物類固體電解質(zhì)的研究上一直處于領(lǐng)先位置的大阪府立大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科教授辰巳砂昌弘。（采訪人：《日經(jīng)電子》狩集 浩志） 大阪府立大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科教授辰巳砂昌弘 —請(qǐng)談一下在全固體電池方面的舉措。 　　我原來(lái)并不是電池方面的專家。由于在玻璃離子傳導(dǎo)研究中對(duì)鋰離子傳導(dǎo)性玻璃產(chǎn)生了興趣，因此想向世人推出該玻璃類固體電解質(zhì)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)，有可能造出前所未有的完美電池。 　　就鋰離子充電電池而言，如果只有鋰離子移動(dòng)，而其它離子不移動(dòng)的話的確是最理想的狀態(tài)。而無(wú)機(jī)類固體電解質(zhì)就能夠做到只使鋰離子移動(dòng)。最近的成果實(shí)現(xiàn)了傳導(dǎo)率與電解液相當(dāng)、達(dá)到1102S/cm的固體電解質(zhì)。而且在制成電池后，可在電解質(zhì)中只移動(dòng)鋰離子，承擔(dān)全部電流，遷移率可以達(dá)到1。顯示出了超過(guò)遷移率較低的電解液類電解質(zhì)的出色性能。 　　而且，全固體電池因是固體而不易燃燒的優(yōu)點(diǎn)也很受關(guān)注，鋰離子以外的其他離子不移動(dòng)的特性為安全性及耐久性做出了巨大貢獻(xiàn)。鋰離子以外的其他離子不移動(dòng)的話便可防止陰離子移動(dòng)導(dǎo)致的次生反應(yīng)，有助于提高安全性及耐久性。這樣一來(lái)無(wú)機(jī)類固體電解質(zhì)便具有成為終極電池的可能性。 —業(yè)內(nèi)對(duì)全固體電池的認(rèn)識(shí)是否在逐漸改變？ 　　固體電解質(zhì)的鋰離子傳導(dǎo)率提高到了與電解液相當(dāng)?shù)乃?，而且日本物質(zhì)及材料研究機(jī)構(gòu)的高田和典還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)活性物質(zhì)進(jìn)行涂膜處理，可大幅降低與固體電解質(zhì)之間的界面阻力，這些情況都表明，全固體電池的實(shí)用化之路已非常接近。 　　最近，學(xué)會(huì)等對(duì)固體電池的研究報(bào)告有所增加，還設(shè)立有有關(guān)固體電池的分科討論會(huì)，固體電池獲得了“公民權(quán)”，對(duì)該領(lǐng)域的研究人員來(lái)說(shuō)這是非常高興的事。而且，企業(yè)對(duì)固體電池的開發(fā)也在近3年里發(fā)生了巨大變化，逐漸使之從一直將其視為基礎(chǔ)研究的定位中走出來(lái)。 —聽(tīng)說(shuō)您的研究室在致力于硫化物類固體電解質(zhì)的研究。 　　硫化物類固體電解質(zhì)在常溫下具有超過(guò)103S/cm的離子傳導(dǎo)率，作為電解質(zhì)的話具備良好的特性。另外，與氧化物相比，還具有可在常溫下均勻形成活性物質(zhì)與硫化特類固體電解質(zhì)間的界面，降低界面阻力的特點(diǎn)。雖然其原理還有待科學(xué)驗(yàn)證，但估計(jì)是因?yàn)榱蚧锸潜容^軟的物質(zhì)。 　　離子傳導(dǎo)率高，可輕松形成與活性物質(zhì)間的界面，可以說(shuō)這兩點(diǎn)對(duì)全固體電池的電解質(zhì)來(lái)說(shuō)是非常重要的要素。另外，在高容量的新一代電池的研究上采用比容量高的硫磺（S）及硫化鋰（Li2S）時(shí)，硫化物類固體電解質(zhì)也具有很好的親和性。 —今后將開展什么研究？ 　　由于是大學(xué)，因此打算開展著眼于更前沿的基礎(chǔ)研究。尤其是在界面如何形成方面，將進(jìn)行更為詳細(xì)的研究。其中，計(jì)劃對(duì)活性物質(zhì)與電解質(zhì)接觸時(shí)自己形成良好界面的材料設(shè)計(jì)展開研究。在活性物質(zhì)方面，準(zhǔn)備致力于可瞄準(zhǔn)高容量化的硫磺及硫化鋰等硫化物類材料的研究。使用硫化物類固體電解質(zhì)的全固體電池是日本絕對(duì)領(lǐng)先的領(lǐng)域，因此希望今后繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。看好全固體電池的發(fā)展?jié)摿υ?010年5月17日出版的《日經(jīng)電子》上刊登了“新一代電池走近‘全固體’時(shí)代”一文，報(bào)道了采用固體電解質(zhì)取代有機(jī)電解液的全固體電池的動(dòng)向。關(guān)注全固體電池，是因?yàn)槠漭^高的安全性以及較寬的電位窗，有望大大推動(dòng)電池的發(fā)展。 　　另外，全固體電池或許將大大改變包括制造方法在內(nèi)的已有概念。由于不使用液體，因而簡(jiǎn)化外殼；還可通過(guò)卷對(duì)卷方式制造大面積的電池單元。此外，通過(guò)層疊多個(gè)電極、并使其在電池單元內(nèi)串聯(lián)，可制造出12V及24V的大電壓電池單元等前所未有的電池。 　　固體電解質(zhì)可大體分為高分子類及無(wú)機(jī)物類兩類。高分子類固體電解質(zhì)雖然在低溫特性方面還存在問(wèn)題，但由于其具有便于通過(guò)卷對(duì)卷方式大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，因此，出現(xiàn)了力爭(zhēng)在面向定置設(shè)備的蓄電用途方面實(shí)用化的趨勢(shì)。例如，日本電力中央研究所正在開發(fā)用于電熱水器“EcoCute”中的全固體電池。該研究所稱，希望通過(guò)在全固體電池中蓄電，將300～400L的儲(chǔ)水箱的體積減小到必要的最小限度，使其可設(shè)置在公寓等集體住宅中。據(jù)介紹，在尚待提高的低溫特性方面，設(shè)想在60℃的溫度下工作，目前正在探討通過(guò)在儲(chǔ)水箱中設(shè)置全固體電池來(lái)保持溫度。 　　無(wú)機(jī)物類固體電解質(zhì)方面，數(shù)字顯示達(dá)到3～5103S/cm這一與有機(jī)電解液相當(dāng)?shù)碾x子傳導(dǎo)率的硫化物類固體電解質(zhì)（Li2SP2S5）將面世，相關(guān)開發(fā)進(jìn)行得如火如荼。采用硫化物類電解質(zhì)的研究方面，日本出光興產(chǎn)、日本大阪府立大學(xué)、三星橫浜研究所、日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、東京工業(yè)大學(xué)、豐田以及日立造船等均在學(xué)會(huì)上發(fā)表了研究成果。出光興產(chǎn)展出了A6b大小的層疊（Laminate）型電池單元的試制品，力爭(zhēng)2012年開始商業(yè)化生產(chǎn)。 　　《日經(jīng)電子》將與《日經(jīng)汽車技術(shù)》聯(lián)合舉辦電動(dòng)車輛最新動(dòng)向研討會(huì)“AUTOMOTIVE TECHNOLOGY DAYS 2010 summer ”（2010年5月30日～6月1日，目黑雅敘園）。專業(yè)分組會(huì)中，設(shè)置了可了解車載用電池最新動(dòng)向的“B1 電池及充電技術(shù)I”“B2 電池及充電技術(shù)II”。其中，在將于6月1日舉辦的“B2 電池及充電技術(shù)II”上，計(jì)劃由豐田及三星橫浜研究所分別以“對(duì)革新型充電電池的期望”和“全固體鋰電池的實(shí)用化研究”為題，發(fā)表涉及全固體電池的演講。 　　具體將由豐田介紹鋰離子充電電池新材料、全固體電池以及鋰空氣電池等的研究事例。三星橫浜研究所的采用Ni（鎳）類正極材料硫化物類固體電解質(zhì)的開發(fā)品，取得了接近實(shí)用水平的輸出功率特性、與電解液類固體電解質(zhì)相同乃至更高的壽命等性能。三星橫浜研究所將介紹其開發(fā)舉措。（記者：狩集 浩志）新一代電池走向全固態(tài)——電動(dòng)車與定置式大尺寸電池的需求推動(dòng)開發(fā)（上）以固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)液體有機(jī)電解液的固態(tài)電池正吸引越來(lái)越多的關(guān)注。電動(dòng)車（EV）和定置式蓄電用途的大型電池的應(yīng)用需求激增，可期待安全與長(zhǎng)壽命的固態(tài)電池正在成為一個(gè)候選產(chǎn)品。在追求高容量化的