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日本发明了新型聚合物电池比锂离子电池更安全且成本便宜90%

admin2年前 (2022-11-11)藤岛电池213

  近年来,锂离子电池相关技术的研究,一直是科技领域的热点,从手掌大小的智能手机到有可能完全代替驾驶员的自动驾驶汽车。电池上的每一次突破都吸引着人们的注意,如何降低锂离子电池成本并提高其安全性,是科研人员一直以来的研究突破方向。近日,曾负责日产汽车电池研究的堀江英明(Hideaki Horie)提出了一种更加彻底的解决方案 —— 替代锂离子电池。据称,他发明了一种比锂离子电池量产成本低 90% 的新型电池,同时具有很好的安全性。

  堀江英明是日产汽车公司的前雇员,拥有物理学硕士学位和多年的电池制造经验,他打算制造一种完全由聚合物制成的电池。今年早些时候,由堀江英明创建的APB公司从小林集团(Obayashi)、工业设备制造商横川电气公司(Yokogawa Electric Corp .)和碳纤维制造商泰津(carbon Teijin)等大公司获得了资金。

  他说:“现在制造锂电池的问题在于制造它的材料,比如半导体。”我们的目标是让(电池生产过程)更接近工业钢铁生产线的模型。

  制造一个电池室(安置蓄电池的舱室)是极其复杂的,需要严格的条件:密闭的房间内必须保持一定的湿度,过滤系统必须在准确的水平上运行,以防止污染。只有韩国的LG化学,中国的CATL或日本的松下等领先企业才能负担得起数十亿美元的资金来建设这种高质量的电池工厂。

  堀江英明先生的突破是电池最基本的组成部分,即金属电极和电解质。他说,这种生产方式简化了电池制造,加快了电池制造的速度,堀江英明将其简单性与“在蛋糕上涂黄油”进行了比较。电池的制造过程允许10米长的电池堆叠在一起,以增加容量,更重要的是,这个塑料电池不会在被击中时着火。

  今年3月,APB筹集了7400万美元的资金,虽然启动资金远远低于电池行业的标准,但仍足以让其成功地建立第一家工厂。预计明年初将进行大规模生产。堀田先生估计,公司的资金足以使他的工厂在2023年达到每小时1吉瓦的产能。

  大约三十年前,我们发现了锂离子电池的巨大潜力,并从那时起就一直在使用它。随着科技的不断发展,现在的它们更耐用、更节能,成本相比10年前下降了85%。然而,火灾的危险仍然存在,我们仍然目睹无数锂离子电池起火爆炸的事件,爆炸导致用户受伤,甚至死亡。当电池外壳破裂时,释放的能量可能比家庭日常使用的电流还要大,能量所释放的温度高达700摄氏度。

  伍德麦肯齐公司(WoodMackenzie)的储能市场分析师塔利.古普塔(MitaleeGupta)说:“由于发生了许多事故,电池行业始终将安全放在首位。” “ [APB的电池]如果能够迅速扩大生产规模,那么在蓄电池和电动汽车领域方面将是一个突破。”

  但是,仍然存在需要首先解决的缺陷。首先,根据国外Total Battery Consulting(电池咨询)公司总裁梅纳赫姆·安迪(Menahem Anderman)所说,聚合物不像金属一样导电,这会影响电池的导电能力。

  双极设计的一个缺点是电池芯在电池中背对背连接,使对单个电池芯的控制变得困难。安德曼还质疑降低生产成本是否足以改变锂离子电池行业。

  安德曼说,锂离子电池将保持技术支柱至少15年或更长时间。它的生产成本并不便宜,电池也不是完美的,但是替换现有的锂离子电池只能是比现在更先进的锂离子技术,而不是聚合物。

  堀江英明先生了解到APB无法与每年在电池生产线上投资数十亿美元的电池巨头竞争,并且这些巨头来自市场的直接收入仍然保持着良好的增长。堀江英明不想在手持设备中与锂离子电池竞争,而是希望开发放置在建筑物、办公室或发电厂的固定型蓄电池。

  堀江英明先生现年63岁,他在锂离子电池技术的早期就涉足了这一领域。 1990年2月,在日产公司工作的早期,他开始了对电动和混合动力汽车的初步研究。仅仅几周后,索尼公司宣布了一项锂离子替代品商业化的计划,震惊了押注镍氢电池技术的行业。

  霍里立即意识到新技术的巨大潜力,并敦促索尼和日产共同开发新技术。到2000年,日产再次放弃了电气设备开发部门。当日产被雷诺汽车公司收购时,堀江英明只有一次机会说服他的新老板卡洛斯·戈恩(Carlos Ghosn),告诉他电动汽车是未来。这28分钟的演讲赢得了戈恩的喜爱,使日产的Leaf电动汽车成为十年来最畅销的产品。

  堀江英明在日产公司工作的时候就有了开发聚合物电池的想法,,但是没能得到机构的支持来实现这一目标。 2012年,在东京大学任教期间,三洋化学工业公司来会见了这位老年物理学家(该公司以尿布中使用的超吸收材料而闻名)。

  堀江英明与三洋公司合作开发了世界上第一个使用导电凝胶聚合物的电池。2018年,他成立了APB公司,三洋化工是最早的投资者之一。他们的第一个客户是一家大型日本出口公司,但堀江英明先生拒绝透露更多细节,他说,到明年8月,情况会变得更清楚。

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