車(chē)載電池的命運(yùn)掌握在電動(dòng)汽車(chē)手中（下）

大型汽車(chē)廠(chǎng)商雖持懷疑態(tài)度，但采用與便攜設(shè)備市場(chǎng)相同的18650單元可降低成本，因此推舉圓筒型單元的企業(yè)也很多。另外，比克電池表示，配備的形狀可按照汽車(chē)廠(chǎng)商的要求自由改變的“圓筒型是最理想的”（該公司CTO毛煥宇）。中國(guó)市場(chǎng)上電動(dòng)摩托車(chē)配備鋰離子充電電池的趨勢(shì)在擴(kuò)大，因此對(duì)今后價(jià)格還可降低的圓筒型單元的需求較高，銷(xiāo)量增加的可能性較大^注5）。

　　注5）比克電池表示，中國(guó)擁有約8000萬(wàn)輛電動(dòng)摩托車(chē)，年需求為2000萬(wàn)輛。鋰離子充電電池在年銷(xiāo)量中所占的比例，2008年為1％，但2011年將達(dá)到3％。

正負(fù)極材料也呈多樣化

　　不只是單元形狀，正極材料和負(fù)極材料等材料種類(lèi)也未選定，似在日益多樣化。目前，正極材料采用錳酸鋰（LiMn₂O₄）、3元類(lèi)（Li（Ni- Mn- Co）O₂）、磷酸鐵鋰（LiFePO₄）以及NCA（Li（Ni-Co-Al）O₂）類(lèi)。負(fù)極材料除了碳材料外，利用鈦酸鋰（Li₄Ti₅O₁₂，LTO）的可能性也在提高。

　　德國(guó)寶馬（BMW AG）在此次的AABC上，以“Development of Hybrid Vehicles at BMW and their Energy-Storage Solutions”為題，公開(kāi)了HEV用鋰離子充電電池的正極材料和負(fù)極材料組合的對(duì)比研究結(jié)果（表2）。雖未言明BMW自己會(huì)采用哪種材料，但認(rèn)為其對(duì)采用LTO作負(fù)極材料非常感興趣。

　　諸如，采用LTO盡管能量密度較低，但充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)，因此在產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)可利用的電力量比采用碳材料要大。并且，關(guān)于安全性，得出了采用碳材料時(shí)需要注意正極材料的選擇，而采用LTO時(shí)安全性較為優(yōu)異的結(jié)論。但采用LTO比采用碳材料的材料成本要高。

豐田采用NCA類(lèi)


　　BMW從安全性出發(fā)認(rèn)為NCA系正極材料很難用于車(chē)載用途。而豐田將其用在了PHEV上。該公司以“Development of Plug-in Hybrid Vehicle”為題，介紹了普銳斯插電式混合動(dòng)力車(chē)配備的鋰離子充電電池的詳情。

　　配備的單元是Primearth EV Energy（原松下電動(dòng)汽車(chē)能源公司）生產(chǎn)的5Ah方型單元，電壓為3.6V。能量密度方面，單位重量為73Wh/kg，單位體積為103Wh/L。電池單元的外形尺寸為110mm×14mm×112mm，重245g。估計(jì)該單元是面向HEV開(kāi)發(fā)的，豐田很有可能會(huì)采用于今后將上市的新款HEV。

　　據(jù)稱(chēng)，這種電池系在電池單元正極的集電體鋁箔上設(shè)置了涂層，在其上涂布了NCA類(lèi)電極材料（圖4）。負(fù)極材料采用碳材料，但沒(méi)有公開(kāi)是石墨還是非晶質(zhì)類(lèi)。隔膜由聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）構(gòu)成。

　　為了消除NCA系材料的安全性隱患，在負(fù)極上形成了耐熱性較高的陶瓷層“HRL（heat resistance layer）”。該技術(shù)已在松下圓筒型單元上應(yīng)用。豐田通過(guò)優(yōu)化電極材料的涂布方法等，實(shí)現(xiàn)了行駛20萬(wàn)英里（約32萬(wàn)km）后，電池單元的內(nèi)部電阻幾乎不升高，對(duì)充放電循環(huán)壽命也表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的自信。

試制250Wh/kg的單元

　　AABC 2010雖然以已經(jīng)實(shí)用化的材料種類(lèi)為主要議題，但美國(guó)Envia systems還是在并設(shè)會(huì)議LLIBTA上，就采用作為新一代正極材料而備受關(guān)注的固溶體類(lèi)正極材料的鋰離子充電電池作了演講^注6）。固溶體類(lèi)正極材料Li₂MnO₃-LiMO₂（M：Ni、Mn和Co等金屬）的特點(diǎn)是，具有超過(guò)280mAh/g的高容量，是原正極材料約2倍（圖5）。

　　注6）Envia是2007年7月成立的公司，目前正采用Argonne National Laboratory的固溶體類(lèi)正極材料技術(shù)開(kāi)發(fā)鋰離子充電電池。 

圖5：固溶體類(lèi)正極材料可達(dá)到超過(guò)280mAh/g的容量
Envia采用280mAh/g以上高容量的固溶體類(lèi)正極材料開(kāi)發(fā)出了鋰離子充電電池（a）。并試制了電流容量為20Ah的單元，可在3C等高放電率下輸出（b）。

　　因以Mn為基礎(chǔ)，其材料的成本可降低。在日本，日產(chǎn)汽車(chē)等正也在進(jìn)行開(kāi)發(fā)。但該材料的電勢(shì)比鋰高，達(dá)4.6V，因此Envia除了開(kāi)發(fā)在高電壓下也不會(huì)分解的電解液外，還采取了對(duì)正極材料進(jìn)行表面修飾等措施。

　　該公司已經(jīng)面向EV試制出了20Ah的層壓型單元，實(shí)現(xiàn)了250Wh/kg的能量密度。該單元的外形尺寸為175mm×95mm×8mm。充電電壓為4.5V，平均電壓為3.5V，終止電壓為2.0V。即使進(jìn)行3C（20分）放電，容量也不會(huì)降低。

　　目前，Envia正申請(qǐng)15項(xiàng)以上的專(zhuān)利，并計(jì)劃利用這些專(zhuān)利開(kāi)展業(yè)務(wù)。（全文完 記者：狩集 浩志）

■日文原文：車(chē)載用電池の命撙想姎葑詣?dòng)車(chē)?柵