日本发力新型电池技术

商业化之路早于锂空气电池丰田发力全固态锂电池

与其他许多车企一样，丰田也在锂空气电池上投入了大量研发精力。工程师追求更高的能量密度从而让电动车能够跑得更远。

在2014锂电池国际会议(InternationalMeetingonLithiumBatteries)上，丰田电池研究业务部的HidekiIba博士与丰田欧洲先进技术小组的ChihiroYada博士指出，若克服各项技术障碍，锂空气电池要到2030年才能真正商业化。

在开发锂空气电池技术的同时，丰田也在开发全固态电池，目前其实验中的原型产品可达到400瓦时/升的体积能量密度。两位专家对该类电池技术也作出了预测，在克服技术障碍的前提下，全固态电池可在2025年实现商业化，比锂空气电池早5年。

全固态电池具有能量密度大和额定功率高的特点，使它具有很大的发展潜力。经验证全固态电池放电率可达到50C。

相比传统锂电池，全固态电池除了体积能量密度较高之外，还具有以下优势：

1、封装效率更高。全固态电池设计可支持串行叠加排列(in-seriesstacking)和双极结构(bi-polarstructure)。紧密的排列可减少电池组中无效空间(deadspace)的体积。

2、更安全。全固态电池不会有电解液泄漏的隐患，并且它的不易燃物性和无机电解质使其热稳定性更强。

3、更长的使用寿命。

“全固态电池在先前一段时间面临的技术障碍是功率密度不够高。原因在于电池阴极和固态电解质之间的转移电阻过高”Yada和Brasse两位研究者如是说。因此，全固态电池开发过程中的主要任务就是提高它的功率密度。

研究者从以下3个方面对其功率密度进行改进：

1、开发能够更易传导锂离子的固态电解质。可以采用氧化物、硫化物、氮化物作为固态电解质材料。硫化物电解质可以提供更高的离子传导性，例如Li10GeP2S12化合物的离子传导率可达0.012西门子/厘米。

德国马普研究所(MaxPlanckInstitute)研究者近期则开发出2种具有超高传导率的固态锂电解质，分别为Li10SnP2S12与Li11Si2PS12，它们均具有极强的锂离子扩散性。化合物中的硅元素使这两种化合物的锂传导率甚至超过了上述Li10GeP2S12化合物。

2、改善电解质与电极间的界面物质，降低转移电阻。Yada和Brasse指出：“固态电池中电解质与电极间界面电阻高的问题可通过设计来弥补，这在下一代电池设计中显得尤为重要。”

在2014锂电池国际会议的一篇独立论文中，Yada与他亥姆霍兹研究所(HelmholtzInstituteUlm)以及德国特种太空中心(GermanAerospaceCentre)的同事提出了一个固态电解质数字模型，希望基于该模型对活跃电子和电解质边界的空间电荷区域获得更多的了解。

3、提升活性材料中锂离子的传导性。在理想状态下，能量密度高的电池中电解质层很薄，电极层很厚，并且全都围绕在活性材料周围。为了满足下一代电池的技术要求，研究者必须改进电极活性材料的传导性。

Yada和Brasse指出，虽然全固态锂电池的“历史”并不短，但行业内仍将认为它是一种全新的电池技术。然而，仍然有许多技术障碍待克服。通过分析调整电极与电解质界面层的纳米结构将成为全固态锂电池突破的关键点。

日产电池分析技术揭秘：锂电池容量寿命靠它？

在年初日产对外宣布，正在开发一项新的电池分析技术，利用该技术可直接观察锂离子电池充放电时正极材料中的电子运动。从而进一步研究和设计电池材料，研发出容量更高、寿命更长的电池。

据悉这能将现款电动车的续航能力最高提升100%。而即将迎来换代的日产聆风(LEAF)其续航里程将突破300km，相比现款约150km的续航里程提升了一倍左右。虽然官方并未具体透露相关变化，但或许会跟这项分析技术有关。

如何提高纯电动车的续航里程，成为困扰汽车圈乃至科技界中的首要难题。而解决这难题的关键便是电池技术。

在这漫长的发展长河中，电池经历了从铅蓄电池到太阳能电池以及锂离子电池等过程。其中锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、循环寿命长等特性被广泛应用在汽车、笔记本、手机等行业，成为了电池圈中最炙手可热的“大明星”。

全球首项电池分析技术，可观察电子活动基于现在最炙手可热的锂离子电池，日产分析与研究中心联合东京大学、京都大学以及大阪府立大学成功研发出了一种可直接观察电子活动状态的电池分析技术！

通过最直观的精确观察电池内部的电子活动，从而进一步研究和设计电池材料，为未来研究性能更好、寿命更长的电极材料提供了空间。这项发明也填补了电池分析技术领域上的空白。

日本超级计算机——地球模拟器

这项新的电池分析技术运用了L吸收限(注1)的X放射吸收光谱(注2)，可以直接观察参与电池反应的电子流动。并且，通过与日本超级计算机，地球模拟器(注3)的第一原理计算法(注4)相结合，以高精度获得了以前只能间接推断的电子移动量。

注1.吸收限：指物质对X射线的吸收量随辐射频率的增大而改变，当辐射频率增加至某一限度时吸收量会骤然增大，这个限度称作吸收限。吸收限的大小与原子中电子的能级有关，可分为K吸收限和L吸收限。

注2.X放射吸收光谱：通过照射不同强度的X射线，测量原子束缚电子的X射线吸收能量(吸收限)范围，分析原子内部结构和电子状态的方法。

注3.地球模拟器：由日本宇宙开发事业团、日本原子能研究所以及海洋科学技术中心共同开发的矢量型超级计算机，通过在计算机内设置“虚拟地球”，以预测及解析整个地球的大气循环、地壳变动、地震发生等大规模计算为目的而开发。

注4.第一性原理计算法：不使用实验值的情况下计算电子状态的方法。

电池能量密度提升150%，续航可提高一倍

目前，日产分析与研究中心已经将新分析技术应用于研发富含锂离子的电极材料，这种材料有望将电池的能量密度提升150%。

日产高级副总裁兼日产分析与研究中心总裁高尾麻美表示：“这项分析技术的诞生意味着我们朝着高容量的下一代锂离子电池研发又迈进了重要一步，纯电动车满电状态下的行驶里程将大幅提升。”

日产新电池分析技术未来将应用车型猜想

作为日产电动车的代表，任何一项新的电动车技术势必会应用在日产聆风之上，此项技术自然也不会例外。而日产旗下的豪华品牌英菲尼迪曾在国际车展上宣布，将会在2017年推出一款电动三厢轿车(Q30)。

该车预计也将采用日产的新电池分析技术，同时还可能配备无线充电技术。此外，在国内方面，基于聆风打造而来的换标启辰晨风也有可能是这项技术的受益者。

中国锂电池行业标准遇尴尬：车企与电池厂商角力

锂电国标缺失系列报道：标准出台之急

“标准缺失下的中国锂电池行业发展至今，已经到了破而后立的阶段。”一位长期关注锂电行业的投资商表示，中国锂电池行业的发展从无到有，再到中日韩三足鼎立的局面，现在已到了整个产业升级的关键转型期。

然而，由于整个锂电池行业并没有形成从材料、电芯、PACK、BMS到电池的可约束性标准，标准的缺失在很大程度上给行业带来了不利影响。从层出不穷的手机、移动电源等消费电子产品的电池起火爆炸事故就能窥出端倪。

事实上，随着中国新能源汽车领域布局的不断深化，建立以此为依托的中国锂电池行业标准也成为规范锂电市场的当务之急。

“中国锂电池行业发展到现在，确立约束性的行业标准已经刻不容缓。”高工锂电产业研究院院长张小飞认为，联合锂电池材料、电芯、PACK、BMS到下游的电动汽车等终端企业建立锂电行业的产品规范的时机已经形成。

在第一届G20-锂电峰会上，近20家成员企业一致认为，起草G20-锂电产业链核心材料及电芯产品市场规范已经迫在眉睫。

有分析认为，锂电产业链企业实行强强联合，将有利于打破国家标准低于行业标准，行业标准低于企业标准的产业惯性思维，积极协作引导市场化产品规范的建立，真正起到市场调控的作用，建立隐性的市场准入规范。