钜大LARGE | 点击量:621次 | 2022年06月29日
面对CATL和LG化学 日本涌现出这些电池初创公司
现在,从智能手机到无人机再到电动汽车,均可采用锂电池供应能源。据日本市场研究机构富士经济(FujiKeizai)预计,今年全球新一代电池市场市值将达42亿日元(约合2.77亿元人民币),到2035年将达2.7万亿日元(约合1779.75亿元人民币)。
(:ACBiode)
可充电电池一直是日本公司的一大强项,但近年来,该行业遇到了强大的我国和韩国竞争对手。比如,我国的CATL、日本的松下、韩国的LG化学分别位列汽车电池制造商前三名,而且LG化学还是欧洲汽车制造商的重要电池供应商。在此背景下,日本很多电池初创公司也涌现出来,致力于打造高性能电池组,和重要的电池制造商争夺市场份额。
3Dom——能量是锂电池两倍的锂金属电池
(:3Dom)
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
3Dom是2014年从东京都立大学(TokyoMetropolitanUniversity)中衍生出来的电池初创公司。该公司原先只有一个人——东京都立大学的KiyoshiKanamura教授,他也是该公司的工程师。但之后,在新业务的吸引下,松下等大型家电公司和汽车制造商的工程师都聚集到KiyoshiKanamura教授的麾下。现在,3Dom已经有大约70名工程师,一半都是过去一年中新加入的。
3Dom的目标是在2022年将其锂金属电池实现商业化。该公司表示,其电池的能量是同等重量锂电池的两倍,而且其性能已经得到验证。此外,3Dom还表示,该电池可极大地新增电动汽车的续航里程。该家电池制造商希望有朝一日,其产品可为飞行汽车供电。
目前大多数锂电池的负极采用碳材料,但3Dom采用的是锂金属,优点在于可以很容易新增电池的储能能力,但是容易短路和起火。
起火是由于不均匀化学反应导致负极表面生长枝晶而引起,于是,该公司研发了一种分离装置,以控制枝晶。该分离装置有直径达几百纳米(一纳米是一米的十亿分之一)的球形孔,而且球形孔排列非常整齐且大小均匀,可使离子均匀流动,也可实现均匀的化学反应,从而限制了枝晶生长。该分离装置还由一种高耐热塑料——聚酰亚胺制成,即使在400摄氏度的高温下也不会燃烧。
目前,3Dom正在美国西雅图郊区生产锂电池,并计划明年在美国再建一家厂,为新一代电池的生产做准备。
AzulEnergy——将含铁黑色燃料作为催化剂提升金属空气电池性能
(:AzulEnergy)
和此同时,总部位于日本仙台市的初创公司AzulEnergy关注的不是完整的电池,而是决定电池性能的材料。该公司由首席执行官KojuIto、首席科学技术官HiroshiYabu以及HiroyaAbe博士于2019年联合创办。
HiroshiYabu是日本东北大学(TohokuUniversity)材料科学副教授,几年前受到学生一个评论的启发,认为有可能用颜料作为电池催化剂,尽管现在几乎没有颜料被用作电池催化剂。
Yabu教授专注于研发一种金属空气电池,此种电池利用空气中的氧气作为正极的反应材料,利用金属作为负极的反应材料。金属空气电池的储电量和放电量是锂电池的3倍到10倍,被认为是"最终电池。"
不过,金属空气电池只能输出少量电流,因此,尽管这种电池具有优异的充放电性能,但并不适用于电动汽车。目前,此类电池90%都应用于助听器。
当Yabu教授利用一种含铁黑色颜料作为催化剂取代传统的锰催化剂时,电流一度可新增20%至30%。他的目标是进一步提高电池的容量,以便可用于无人机。Azul公司计划采用此种催化剂,和一家电池制造商合作研发一款金属空气电池。
此外,Azul还邀请了日本精密化学制造、胶片、存储媒体和相机制造商富士胶片(Fujifilm)的工程师KojuIto担任该公司的总裁和创始成员。
ACBiode——比锂电池续航长30%的AC电池
(:ACBiode)
日本京都初创公司ACBiode成立于201年,专注于研发了采用交流电而不是直流电进行充放电的电池——AC电池。和外部的一个开关一起,该款电池能够利用一个电池和一个开关制造出交流电,且不考虑电极的数量。该公司表示,和尺寸类似的锂电池相比,此种电池的续航时间长30%。
此外,该款电池可将逆变器和转换器的数量降至最低,因而可降低电池器件的成本;电池的使用寿命可新增2倍,还可和现有的电池材料和电池生产线兼容;而且无论是何种锂电池,铅酸还是全固态电池,都可以实现;极具灵活性,可利用交流电应用于现有的系统/基础设施,也容易转换为直流电。
2019年,该公司获得了荷兰公司InnoEnergy的资助,后者重要为创新能源研究项目供应资金援助。ACBiode表示,将于2021年中期,在无人机上首次试验该款电池。
ConnexxSystems——ShuttleBattery比同等大小锂电池能量高4倍
(:ConnexxSystems)
总部位于日本京都府Seika县的初创公司ConnexxSystems于2011年八月二十四日成立,正在研发ShuttleBattery电池,可通过混合氢气和氧气发电。该电池是一种结合固体氧化物燃料动力锂电池(SOFC)和铁-空气电池的蓄电池。燃料动力锂电池要供应氢,ShuttleBattery就利用铁的氧化还原反应来制造氢,供应给燃料动力锂电池。
从理论上看,和同等大小的锂电池相比,ShuttleBattery出现的能量要高出4倍。目前,该公司约有50名员工,希望能够在2022年将该电池实现商业化。
由于主流电池制造商和汽车制造商之间保持着强大的联系,初创公司要想打入汽车市场,其实并不容易。
日本瑞穗实业银行(MizuhoBank)密切关注电池市场的高级研究员TangJin就表示:"要想在竞争中生存下来,此类初创公司要和重要电池制造商和客户合作,迅速扩大生产。"例如,松下就在和日本汽车制造商丰田合作研发全固态电池,而且还和TSLA一起运营电池厂。
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