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京都成为日本电池研发竞争地

       在培育电子零部件和机械零部件产业的京都,二次电池的开发竞争日渐激烈。成为核心的是推进新技术实用化的初创企业和在“后锂离子电池时代”被看好的技术正在进入实用阶段的大型企业等。京都在19世纪末在日本首次实现了铅蓄电池的实用化,可以说是日本蓄电产业的发祥地。“蓄电之都”都具备的哪些技术?

       电池企业CONNEXX SYSTEMS位于横跨京都、大阪和奈良这3个府县的“京阪奈学研都市”,只有约50名员工。该公司正在开发被称为“Shuttle Battery”的新一代电池,力争2022年开始销售。

       Shuttle Battery是结合固体氧化物燃料电池(SOFC)与“铁-空气电池”的蓄电池。固体氧化物燃料电池通过使氢和氧离子发生反应来发电。燃料电池需要提供氢,而Shuttle Battery则利用铁的氧化还原反应来制造氢。

       Shuttle Battery在理论上能产生同样大小的锂离子电池5倍的能量。CONNEXX SYSTEMS董事长塚本寿表示,“使用廉价的铁,还可以控制(电池)价格。首先将从备用电源开始”。

       被称为“日本爱迪生”的岛津制作所第二代掌门岛津源藏于1895年在日本国内首次开发出铅蓄电池,这被认为是日本电池历史的开始。岛津制作所的电池部门独立之后形成了现在的GS Yuasa。“GS”源自岛津源藏(Genzo Shimatsu)名字的首字母。

       诺奖得主出任理事长

       GS Yuasa曾在世界上最先量产面向纯电动汽车(EV)的锂离子电池。现在正在开发减少电池正极所使用的稀土金属钴的使用量的低成本锂电池。

       被视为后锂离子电池时代强有力候选的全固态电池的开发也全面展开。技术研究联盟“锂离子电池材料评价研究中心”(LIBTEC)由诺奖得主吉野彰担任理事长,该中心携手松下和丰田推进研究。社长村尾修表示“希望最早于2025年开发出车载全固态电池”,显示出积极性。 

村田制作所新开发的全固态电池,优点是容量大

       村田制作所抢在各公司之前,拿出了可用于无线耳机等可穿戴终端的小型全固态电池的量产化时间表。该公司将向滋贺县的事业所投入数亿日元,引进生产设备,力争自2020年度起每月生产10万个。

       锂离子电池采用容易起火的液体电解质,而全固态电池则运用固体的电解质,不易燃烧,安全性更强。村田制作所通过在材料方面下功夫,实现了2~25毫安时这一行业最高水平。在10月于千叶幕张举行的家电展销会“CEATEC2019”上,获得经济产业大臣奖。

       化工企业三洋化成工业涉足的是“全树脂电池”。该公司携手曾在日产汽车参与开发LEAF(中国名:聆风)车型的庆应大学特任教授堀江英明推进开发,将过去使用金属的集电器改为树脂,不需要隔离层,与此前的锂离子电池相比,成本最多减少6成。

       三洋化成向堀江成立的初创企业出资,将其变为子公司,推进业务培育。讨论最早于2021年初投入150亿日元,在福井县建设新型电池的工厂。三洋化成社长安藤孝夫强调称,“(全树脂电池)安全性也高于全固态电池”。 

       “并不是不想扩大至其他用途,不过今后数年里将全力专注发展住宅用电池”。11月,京瓷社长谷本秀夫在东京都内举行的财报说明会上如此表示。该公司借助在电极中加入电解液、使之变为粘土状的新技术,开发出了新一代锂离子电池,将自2020年秋季开始量产。这是京瓷首次自主生产二次电池。由于能减少隔开电极的隔离层和集电器,可将制造成本减少3成左右。

       这种电池首先将作为住宅用蓄电系统的蓄电池推进商用化。还能应用于纯电动汽车等其他用途,但仅在住宅领域获得的洽购就超过量产基地滋贺县工厂供给能力。谷本社长表示,“数年内难以扩大至(住宅以外的)其他用途”,道出了“幸福的烦恼”。

       京都大学也参与开发

       京都大学也参与新一代电池的开发竞争。该校教授内本喜晴等人正携手丰田等,致力于“全固态氟化物离子电池”的开发。这种电池以氟化物离子替代锂离子。据悉如果取得成功,可实现传统锂离子电池10倍以上的更高能量密度。这是在电解质上采用固体的“全固态型”,不易燃烧,安全性优越。

       新的电池开发在京都取得进展,是因为具有技术基础。在三洋化成,多年来积累的表面活性剂技术为全树脂电池做出贡献。而村田制作所和京瓷则将属于祖业的陶瓷零部件的制造技术应用于新型电池制造。

       在新一代二次电池的开发方面,除了丰田和TDK等日本企业之外,海外企业也在展开激烈竞争。在全固态电池领域,德国大众向开发纯电动汽车电池的美国风险企业Quantum Scape出资,力争2025年将产品推向市场。台湾的辉能科技(ProLogium Technology)正在开发面向中国大陆纯电动汽车企业的全固态电池。

       在京都,通过以较高技术实力制造个人电脑和智能手机等的核心零部件,日本电产、村田制作所和京瓷等大企业成长起来。在电池领域能否保持优势?需要密切关注“蓄电之都”孕育的新技术。

       日本经济新闻(中文版:日经中文网) 京都支社 福富隼太郎、赤间建哉

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