2014年01月24日09:59
【相關新聞】
【“沉睡”的鎂合金】（七）用鎂薄膜制成高容量鎂燃料電池：〝一個月內無需為智能手機充電〝
【底特律車展】“雷克薩斯RC F”雖為跑車但採用阿特金森循環
現行純電動汽車的基本性能在很多地方還都趕不上汽油車。但是，包括能夠行駛更長距離的充電電池和能夠大幅降低成本的燃料電池技術在內，支撐新一代純電動汽車的有力技術正在穩步發展。
“2016財年之后還要等2∼3年”——在“第43屆東京車展2013”上，日產汽車社長兼首席執行官卡洛斯·戈恩（Carlos Ghosn）調整了純電動汽車（EV）的普及計劃。而按照戈恩之前提出的目標，日產汽車與法國雷諾相加，EV的銷量要在2016財年之前便達到150萬輛。
談到目標為何落空，戈恩認為充電基礎設施不夠完善是原因之一。但反言之，這也意味著現行EV的行駛距離達不到要求。也就是說，要想在今后將EV打造成為具有魅力的產品，隻有提高直接影響行駛距離的車載充電電池的容量一條路可走（圖1）。
 |
|
圖1：純電動汽車依靠材料革新克服課題 面對純電動汽車存在的諸多課題，通過改進材料，探索根本解決措施的動態愈發活躍。無線供電通過結合自動泊車技術提高便利性。 |
2015年要開始投入量產的燃料電池車（FCV）面臨著成本與量產性的課題。最大的阻礙是燃料電池組使用的鉑（Pt）催化劑。如何減少鉑的使用量，或是實現“無鉑”將成為車輛開發的競爭焦點。
純電動汽車的主要部件——驅動馬達也存在資源風險。為了防止溫度上升時磁性減弱，驅動馬達使用的釹-鐵-硼（Nd-Fe-B）類燒結磁鐵（釹磁鐵）添加有稀土鏑（Dy）。為了避免價格暴漲和資源風險，發展無鏑馬達的步伐也在加快。現如今，逆變器對於提高效率、小型化的需求越來越大，低成本、低損耗的新一代功率半導體備受期待。
提升純電動汽車便利性的開發也在推進之中。在無線傳輸電能的無線供電方面，關於標准化的討論正在如火如荼地進行。日產汽車已經公開宣布“要在2014年內投放配備無線供電功能的EV”（戈恩）。
充電電池：純電動汽車和燃料電池車的核心部件，對於新材料的探索仍在繼續
EV的銷售增長雖然不及預期，但毋庸置疑的是，在未來，隨著二氧化碳排放標准的強化，EV必將成為重要的戰略車型。EV普及的一大關鍵，在於高能量密度的充電電池的開發。
另一方面，企業要想滿足環境標准的要求，除了發展EV之外，普及利用燃料電池替代發動機的FCV也是一個方向。FCV也需要配備充電電池。根據充電電池性能的不同，燃料電池需要的輸出功率也大不相同。
在此背景下，全球的充電電池開發競爭日趨激烈。開發的主線是為鋰離子充電電池探索新的可用材料（圖2）。現行EV鋰離子充電電池一個單元的能量密度為60∼140Wh/kg。小型EV充電1次隻能行駛160公裡左右。因此，EV首先需要將電池單元的能量密度提高到250Wh/kg左右，使1次充電的行駛距離達到約300公裡。
 |
|
圖2：純電動汽車的普及必須依靠電池性能的飛躍 EV和PHEV使用的鋰離子充電電池的能量密度將力爭在2020年達到250Wh/kg，在2030年達到500Wh/kg，實現全面普及。 |
為了提高容量，硅（Si）類負極材料即將在車載領域投入實用。在理論上，硅能夠實現的容量，約是當前使用的石墨材料的10倍。但硅在充放電時的膨脹和收縮過大，壽命方面存在難點。
作為改善膨脹和收縮問題，同時提高容量的材料，一氧化硅（SiO）等硅類氧化物成為了關注的焦點。例如，大阪鈦業科技推出了具備非晶構造的一氧化硅。該公司制造的一氧化硅的負極容量為1700∼1800mAh/g，大約是石墨的5倍。
積水化學工業也証實，通過利用自主開發的硅類氧化物，能夠實現340Wh/kg左右的能量密度。其特點是使用離子導電度與電解液相當的凝膠電解質，無需注入電解液，隻需一道涂布工序即可完成整個單元的制造。
積水化學工業將從2014年夏季開始供應樣品，在2015年首先面向消費類用途實現商品化。而車載用途需要材料認証、適用審查等繁瑣的步驟，商品化最早也要等到2018年前后。
 |
