日本著力于研發鋰電池新型材料和可替代材料
鋰電池新材料:深藍化合物
研究背景:日本筑波大學教授守友浩近期研發出了一種高效能的鋰電池新材料,其研究成果2012年4月15日已在應用物理學會的雜志上發表。與現有的最好材料相比,新材料的充電放電效能提升了8倍。作為未來可能運用于電動汽車和車載電池上的新技術,該研究成果備受矚目。
產品介紹:新材料是由鐵、猛、碳、氮等構成的深藍化合物,晶體間隔呈0.5納米(1納米等于10億分之1米)的攀登架型結構。間隔有約5個鋰離子的寬度,出入口處很寬,可以容納鋰離子的高速進出。
實驗把深藍化合物直徑50納米的納米粒子做成1平方厘米的薄膜并緊貼電極。先花上8分鐘充電0.01毫安培再一口氣放電,隨后得到每克85毫安培的電流。放電時間為1.1秒。
研發成果:據筑波大學介紹,現有的放電性能最好的材料是橄欖石化合物,放電時間為9秒。但該化合物含有氧元素,會隨著時間推移發生氧化并使質量大打折扣。而新材料并非氧化物,在30次的充電放電后沒有發生質量惡化的情況。
守友浩教授表示:“將新材料用于電池的話,放電時會有發熱等問題,但材料本身具有令人驚訝的潛在能力。”
鈉離子電池
研究背景:日本大阪府立大學和日本科學技術振興機構2012年5月23日聯合發表新聞公報說,大阪府立大學的研究人員開發出一種利用鈉離子導電性的無機固體電解質,并證實用這種電解質制成的全固體鈉蓄電池能在室溫下正常工作。
研發成果:公報說,作為純電動車的驅動電源和太陽能發電、風力發電的存儲設備,高性能蓄電池的開發迫在眉睫。利用鈉離子實現反復充電、放電的蓄電池,由于鈉資源儲量豐富和容易實現低成本生產,被部分專家視為替代鋰離子電池的下一代蓄電池。
目前,利用鈉離子導電性的鈉硫電池等大型電力存儲用蓄電池,已進入實用化階段,但這種電池工作時需加熱到250攝氏度以上,以使其正極的硫和負極的鈉處于熔融狀態,保持電池內部的低電阻。而使用無機固體電解質且正負極全部使用固體材料的電池不僅更安全,而且兼具單位體積存儲能量多和使用壽命長等優點。
產品介紹:大阪府立大學的研究人員通過使玻璃結晶的方法,發現一種固體電解質,這種電解質能析出此前未曾報告過的立方晶系硫代磷酸鈉。研究人員證實,這種固體電解質在25攝氏度的室溫下具有高導電率。把這種電解質微粒在室溫下粉碎成形并制成的全固體鈉蓄電池,可在室溫下反復充電、放電。
前景分析:公報說,提高全固體電池的性能還需進一步增大電解質的導電率以及在電極和電解質之間構筑良好的固體界面,研究人員今后將致力于解決這些課題,以期研制出實用的新一代蓄電池。
