日本研究机构欲再次革新锂电池技术，誓夺领先地位

在锂电池江山版图日益缩小的背景下，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）推出了一项“革新型蓄电池尖端科学基础研究事业（RISING事业）”，旨在重夺日本在蓄电池，主要是锂电池领域的领先地位。
    NEDO是一个产学研相结合而组成的大型机构，研究团队中包括京都大学等14家大学及研究机构、以丰田为代表的5家汽车企业、以及松下和日立制作所等共12家企业，该机构致力于实现“举国一致强化蓄电立国的日本”，这就是日本现在采取的蓄电池战略“总体战”。总体战有两个主要内容：动力锂电池、锂电池能量密度。
    日本企业开发出了锂离子电池，并由索尼最先实现了锂离子电池的产业化，以后在该领域一直领先于世界，但在10年后的2011年，其世界市场份额却被韩国企业赶超，三星锂电池一度成为全球出货量之最。现在，日本的蓄电池开发团队下了决心，不会让锂离子电池重蹈半导体及液晶面板的覆辙。为了找到合理且有效的突破口，NEDO先把已大众化的电子设备用途的锂离子电池放在一边，要在用于纯电动汽车（EV）及电力调整等用途的大型锂离子电池领域抢先走在前面，借此夺回市场份额。日本政府提出的“蓄电池战略”所描绘的发展蓝图是，要在2020年将增长到目前4倍的市场中，日本企业占据一半份额。
    能量密度是提升锂离子电池性能的核心参数，IBM和韩国研究机构日前都宣称找到了提高锂电池续航能力的有效办法，即，发明一种锂空气电池。NEDO也计划在2030年之前开发出这种可以达到现有能量密度5倍以上的锂电池，实现这一计划分两步走，先是到以2020年，使能量密度由目前的大约150Wh/kg增加到250Wh/kg，将平均每千瓦时的成本降低到约3万日元。也就是说，用大约10年时间将能量密度提高到2倍以上，成本则降至三分之一以下。“250Wh/kg”的能量密度是蓄电池领域的专家们估计出的锂离子电池可实现的上限数字。也是此次开发力争实现的目标。第二步是到2030年，将此后的时间定位为“革新性蓄电池”的实用化期，革新性蓄电池之一是“金属空气电池”。这种电池通过使空气中的氧元素离子化，并使其向金属负极移动来进行蓄电。从理论上说，能量密度能达到500Wh/kg，相当于锂离子电池极限的2倍。
    现在，NEDO正在实现第一阶段工作，即提高到250Wh/kg的能量密度，作为革新型蓄电池尖端科学基础研究事业的一部分，两套用于观察蓄电池原子活动的设备已经投入使用。
    今年4月，在位于兵库县佐用町的日本理化学研究所（RIKEN Japan）的大型同步辐射设施“Spring-8”里，采用了强力X线、同样是世界唯一的蓄电池专用分析设施开始了运转。
    9月，在位于茨城县东海村的日本高能加速器研究机构（High Energy Accelerator Research Organization）大强度阳子加速器设施“J-PARC”中，蓄电池专用分析设施“中子Beam Line SPICA”建成完工。这是世界上唯一一台通过将加速器产生的高强度中子束照射在处于实际工作状态的蓄电池上，能够实时观察构成材料的原子排列变化等的设备。
    中子束适用于对氢、锂、镁等“轻原子”的分析，而X线擅长的领域是锰及镍等“重原子”，将两者合在一起便可掌握构成锂离子电池的所有原子的活动。