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    锂电池全球发展史:在美国启蒙,后在日本发展,现在由中韩企业占领市场

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        有很多人喜欢可以储存很多电的锂电池。但能毫不犹豫选择锂电池的或许只有现在。因为欧洲的研究机构等正以2030年以后为目标,加快开发“镁电池”、“锌电池”。1990年代登场的锂电池会丢掉主角的地位吗?

      锂电池全球发展史:在美国启蒙,后在日本发展,现在由中韩企业占领市场

        试制出的镁电池(图片由东京都立大学提供)

        “为了实现高容量、环保性好的镁电池,将开发破坏性的科学技术”,英国剑桥大学、丹麦及以色列的知名工科大学以及德国、西班牙的研究机构开发出了“E-Magic”技术组合。将接受欧盟(EU)提供的资金,开发每升的能量密度超过1000瓦时、是锂电池2倍的镁电池。

        锂电池在1991年由索尼实现实用化,能够比之前的镍氢电池、铅电池存储更多电。锂电池已在纯电动汽车、个人电脑、智能手机上普及,2019年获得了诺贝尔奖,如今是蓄电池的主角。

        但锂电池有很大的缺点,那就是成本高。如果仅仅用于智能手机还好,但今后要想用于储存可再生能源这种大规模电力,就需要大型电池。

        日本经济产业省的资料显示,利用锂电池把蓄电系统的成本降到跟水力发电相当的每千瓦时2.3万日元可以说是白日做梦。

        要想普及可再生能源蓄电系统,需要低成本生产占系统价格一半的电池。锂电池储存电的容量将接近极限。作为材料的锂和钴的产地分布不均。锂的世界储量为1600万吨,钴大约为700万吨,但不能全部用于生产锂电池。

        因此,欧洲企业的E-Magic瞄准的是比锂容易降低成本的镁。在电池负极使用镁金属。

        电池内部运动的每个镁离子能运输2个电子。这被称为多价电池,特征是负责充放电的电子数量多,与只能搬运1个电子的锂离子相比,可以使电池容量达到2倍以上。据悉已经反复充放电500多次。

        研究人员今后将致力于改进搬运离子的电解液及开发电极材料等。虽然现在镁电池的性能比不上锂电池,但其具有未来的潜力。

        在美国,丰田北美尖端研究所和美国休斯顿大学也开发出了新型镁电池。电极的正极采用了有机化合物,电解质采用了硼块。

        目前充放电只有200多次,但研究团队充满期待称“已经找到了开发出高稳定性、高性能电池的方向”。

      锂电池全球发展史:在美国启蒙,后在日本发展,现在由中韩企业占领市场

        锌电池的研发现场(图片由日本东北大学提供)

        在日本,东京都立大学的金村圣志教授开发出了正极采用锰氧化物、负极采用镁金属的电池。

        跟镁一样受关注的是锌。日本东北大学的小林弘明助教和本间格教授开发的新型锌电池用水溶液取代有机溶剂作为电解液。还降低了火灾事故的风险。未来通过把技术转移给电池厂商,将用于储蓄可再生能源电力。

        锂电池之后的电池面临的课题是压缩成本和提高耐用性。不仅要在电极等的形状上下功夫,还要从制造这些零部件的元素中寻找候补。

        如果对元素周期表左上角的锂失去信心,接下来该怎么办呢?立刻使用右下角的镁?使用离得很远的锌和铝?或许是利用意想不到的元素制造出划时代的电池?围绕元素的智慧比拼已经开始。

        美国也在研究多价电池,但目前日本企业领先。锂电池由日本企业打开市场,现在由中韩企业占有很多市场份额。多价电池的研究竞争也是争夺主导权的信号。

        本文来自微信公众号 “日经中文网”(ID:rijingzhongwenwang),作者:草盐拓郎

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