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日本最大規(guī)模的電池學(xué)會(huì)“第53屆電池研討會(huì)”于2012年11月14～16日成功舉辦。2300多名電池研發(fā)人員齊聚日本福岡，以提高鋰離子充電電池容量為目標(biāo)的新一代正負(fù)極材料相關(guān)的演講接連不斷，鈉離子充電電池、全固體電池及有機(jī)充電電池等“后鋰離子充電電池”相關(guān)發(fā)表也盛況空前，會(huì)場(chǎng)內(nèi)甚至出現(xiàn)了站著聽(tīng)講的情況。

大型電池的市場(chǎng)需求日益高漲。對(duì)此起推動(dòng)作用的包括今后有望普及的純電動(dòng)汽車(chē)，以及2011年3月11日發(fā)生東日本大地震后備受關(guān)注的定置用蓄電系統(tǒng)中使用的大型充電電池。

此前的研發(fā)主角一直是用于便攜終端的充電電池。但是，由于每臺(tái)產(chǎn)品所需要的電池容量和性能大大超出便攜用途，所以用于汽車(chē)及定置用途的大型電池逐漸成為研究的主要對(duì)象。

汽車(chē)和定置用途等使用的大型電池除了便攜終端用電池所要求的高容量化之外，對(duì)長(zhǎng)壽命化和高安全性也有很高的要求（圖1）。比如壽命，便攜終端用鋰離子充電電池只要能在產(chǎn)品約為2年的換購(gòu)周期內(nèi)維持性能即可。而大型電池則必須保證10年或20年的更長(zhǎng)期間。

圖1：面向汽車(chē)用途和定置市場(chǎng)發(fā)生變化的電池開(kāi)發(fā) 汽車(chē)用途和定置市場(chǎng)今后將迅速擴(kuò)大，因此電池開(kāi)發(fā)也開(kāi)始發(fā)生巨變。不僅是高容量化，從安全性和壽命的角度出發(fā)，全固體電池開(kāi)始受到關(guān)注。此外，由于資源問(wèn)題，鈉離子電池的開(kāi)發(fā)加速。

據(jù)市場(chǎng)調(diào)研企業(yè)富士經(jīng)濟(jì)公司的調(diào)查結(jié)果，雖然純電動(dòng)汽車(chē)（EV）目前的市場(chǎng)規(guī)模為每年幾萬(wàn)輛，但“2020年以后會(huì)逐漸擴(kuò)大，到2030年全球的純電動(dòng)汽車(chē)將達(dá)到1374萬(wàn)輛”。預(yù)計(jì)定置用途的用量也將隨著可再生能源的普及而成倍增長(zhǎng)。

充電電池市場(chǎng)激增的負(fù)面影響是可能出現(xiàn)資源短缺問(wèn)題。尤其是稀有金屬鋰（Li），業(yè)內(nèi)一致認(rèn)為“總有一天鋰也會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)短缺的問(wèn)題”。

另外，越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始開(kāi)發(fā)不使用鈷（Co）和鎳（Ni）等高價(jià)材料的充電電池，這些材料目前多被用于作為鋰離子充電電池的正極材料。

“第53屆電池研討會(huì)”上就鮮明地顯示出了這種立足于未來(lái)的研發(fā)趨勢(shì)。

鈉離子充電電池發(fā)表激增

本屆研討會(huì)的發(fā)表數(shù)量大幅增加的內(nèi)容是不使用鋰的鈉離子充電電池。發(fā)表件數(shù)增加到了上屆的3倍（參照下圖）。采用資源豐富的鈉有望大幅降低成本。

關(guān)于在電池的性能中最為重要的大容量化指標(biāo)，被稱(chēng)為“后鋰離子充電電池”的全固體電池和鋰空氣電池紛紛發(fā)表了取得的成果，這些發(fā)表十分受歡迎。從發(fā)表內(nèi)容中可以了解到，為了在2020～2030年前后實(shí)用化，并實(shí)現(xiàn)500Wh/kg以上的能量密度，電池開(kāi)發(fā)人員正在推進(jìn)基礎(chǔ)研發(fā)（圖2）。

圖2：計(jì)劃2020年實(shí)現(xiàn)300Wh/kg的能量密度 目前推進(jìn)的材料開(kāi)發(fā)的目標(biāo)是，2020年在確保安全性的同時(shí)使能量密度達(dá)到300Wh/kg。2030年使Li-S電池和鋰空氣電池等500Wh/kg以上的新一代電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

不過(guò)，要想一下子實(shí)現(xiàn)具備500Wh/kg能量密度的新一代電池并非易事。因此，首先打算在2015～2020年前后實(shí)現(xiàn)目前約2倍能量密度、即200～300Wh/kg的改良型鋰離子充電電池也在推進(jìn)開(kāi)發(fā)。

改良型鋰離子充電電池打算將正負(fù)極換成更高容量的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。正極材料方面，采用有機(jī)化合物的有機(jī)充電電池領(lǐng)域的發(fā)表每次都會(huì)增加。這種電池可以利用低價(jià)有機(jī)化合物，但此前循環(huán)特性存在課題，不過(guò)在本屆電池研討會(huì)上有報(bào)告宣布，充放電3萬(wàn)次以上仍可以作為充電電池使用。

負(fù)極材料有硅（Si）和錫（Sn）等比容量為目前2倍以上即1000mAh/g的候補(bǔ)材料。長(zhǎng)壽命化方面的難度最高，本屆電池研討會(huì)有很多關(guān)于解決該課題的內(nèi)容發(fā)表。（日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）