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揭秘日本下一代高能量密度电池的最新研究进展
直接来源:锂电联盟会长(ID:Recycle-Li-Battery)
Tetsuya Osaka 教授于1974年获得早稻田大学工学博士学位,1975年在美国乔治敦大学从事博士后工作,1989年在明尼苏达大学做访问学者,现任早稻田大学理工学院教授。他是国际著名的电化学家,曾担任日本电化学会、磁学会、电子封装学会会长,日本化学会会长,也曾任国际电化学协会(ISE)副主席,美国电化学协会(ECS)主席,纳米理工学研究所所长。
文/锂电前沿
作者/Tetsuya Osaka
本期编辑/ALEX
图片来源/网络
此文依据CIBF技术交流会Osaka教授讲演稿整理且有删改,整理后本人未审核,难免有遗漏或与原文不完全相符之处,敬请见谅。以下正文。
锂电池的组成一般包括正极材料、负极材料和电解质。一般来说,材料成本占电池制造总成本65%。锂电池正极材料,涉及到不同的生产体系,不同的生产厂家,包括钴酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、富锂锰材料。各个公司采用不同的材料体系,比如松下是NMC,三元材料有更大的稳定性和耐用性。
1日本下一代电池技术研发项目情况
(1)ALCA-SPRING和GST项目
日本锂电池技术研发依托ALCA-SPRING和GST项目,这是日本科学和技术委员会推出的两个国家级项目。项目的宗旨是:推动新一代创新型的电池材料研究,继而推动高容量电池的研发、二次电池的研发,以及新一代锂电池技术的突破,探索二次电池创新性应用。
ALCA-SPRING为先进低碳技术研究与开发项目,源自日本科学技术振兴机构(JST)的“新型下一代电池特别推广研究(SPRING)项目”,于2013年启动,是ALCA特别优先的研究领域。该项目目的是加速研发高容量二次电池和现有锂离子电池的下一代电池,以及开发具有创新性的二次电池技术。这种电池技术在性能上将远超目前的二次电池,并加速其面向实际应用的技术性研究。
ALCA-SPRING在推动研究的过程中,不仅致力于开发独特的材料如活性材料、电解液和隔膜、部件技术和理解各种类型电池的反应机理,而且在于通过优化整个电池系统来获得二次电池的最佳性能,ALCA-SPRING研究组织结构见图1。研发小组下面还可继续细分为氧化物小组、硫化物小组和全固态电池小组。在大学当中还有很多次级研究小组来推动AL-CA-SPRING的发展。
图1 ALCA- SPRING 研究组织结构
(2)RISING2项目
RISING2是新一代电池科技创新研发国家项目,源自日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)。该项目致力于开发长续航里程电动车,主要开发锌空气电池、纳米界面控制电池(卤化物及其转化物)、锂硫电池等创新型电池。项目目标是2030年电动车用电池能量密度达到500Wh/kg。
该项目搭建一个电池技术研发平台,平台下分三个技术研发小组:阴离子工作技术小组、阳离子工作技术小组和先进电池测试分析技术小组。阴离子工作技术小组研究方向包含纳米界面控制(卤化物及其转化物)材料技术、水系金属空气电池技术和金属氧化物阳离子(氟化物)脱嵌与吸附机理基础理论等研究内容;阳离子工作技术小组研究方向包含锂硫化物电池技术、纳米界面控制材料技术和阳离子脱嵌与吸附机理基础理论等内容。
先进电池测试分析技术小组研究方向包含同步加速器、核磁共振(NMR)、中子衍射、显微电镜、计算科学、电化学精确测量等分析测试技术方法等内容。RISING2 是推动电池研发,也是通过日本的新能源和工业技术发展机构所推动的项目。
这个项目旨在推动电池提高比能量,延长新能源汽车续航里程。RISING2项目包括锌空电池、纳米界面电池(包括卤化物及其转化物)等技术研究。京都大学研究人员2009-2016年推动了RISING项目,主导了6个创新型电池中的4个。图2是围绕该项目的合作方分工合作框架图。图3是参与项目合作方单位及其地域分布示意图。
图2 项目分工合作框架
文章来源:《下一代英才》 网址: http://www.xydbjb.cn/zonghexinwen/2020/0805/572.html