下一代充电电池的研发大致可分为以下三类。
① 先进锂离子二次电池(先进LIB): “先进LIB”是在现有LIB的基础上进行改进以提高其性能。目前正在进行研究,通过使用正极中含有大量锂的被称为“锂过量”材料的材料来增加电池的容量,并通过使用比平常溶解更多电解质盐的浓缩电解质来延长循环寿命。它正在被完成。
② 下一代充电电池(狭义):正极、负极材料使用与现行LIB完全不同的物质 使用与现在的锂离子电池完全不同的正负极材料的电池,狭义上称为下一代二次电池。与现有的锂离子电池相比,为了延长寿命、减轻重量并增加容量,正在开发使用硫或氟化合物作为正极材料、使用钠或镁作为负极材料的锂离子电池。
③ 全固态锂离子二次电池(全固态电池): 采用固体电解质而受到关注的“全固态锂离子二次电池(全固态LIB)”作为车载电源,由于**性提高,可以抵抗温度变化,具有火灾风险低等**优势。此外,由于它能够快速充电并具有高能量密度,因此车载用途的开发正在取得进展。(AIST杂志:什么是全固态电池?)
世界各地的研究机构和公司不断进行研究和开发,竞相实现并批量生产下一代二次电池。实现在性能、**性和成本方面超越当前锂离子电池的下一代二次电池是一个困难的课题,并且有许多问题必须克服,不仅在性能方面,而且在资源限制和环境负担方面。然而,下一代二次电池是一个研究领域,一旦投入实用并量产,将对世界产生巨大影响。AIST将继续研究和开发可用于各个领域的下一代二次电池,从当前的LIB到全固态电池,再到**电池。
特征 当前LIB的成本更低、容量更高 ・力争减少资源紧缺的钴的使用量并提高产能。 ・用铁和锰替代目前锂离子电池的部分正极材料。 锂离子固态电池 ・将现有LIB中的电解质更换为固体电解质。 ・不易燃,提高**性。 - 结构紧凑,兼容宽温度范围(-30℃至100℃)。 **高能量密度电池 ・负极材料使用金属锂,正极材料使用硫化物。 - 旨在提高能量密度并实现可长距离行驶的电动汽车。 有机正极二次电池 ・正极请勿使用稀有金属,而采用有机材料替代。 ・不易受到资源短缺和资源价格波动的影响,并且可以显着减轻重量。 钠离子电池/钾离子电池 ・使用资源限制较少的钠和钾。