【后锂电池】(序)：钠电池及有机电池开发如火如荼

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日本最大规模的电池学会“第53届电池研讨会”于2012年11月14～16日成功举办。2300多名电池研发人员齐聚日本福冈，以提高锂离子充电电池容量为目标的新一代正负极材料相关的演讲接连不断，钠离子充电电池、全固体电池及有机充电电池等“后锂离子充电电池”相关发表也盛况空前，会场内甚至出现了站着听讲的情况。

大型电池的市场需求日益高涨。对此起推动作用的包括今后有望普及的纯电动汽车，以及2011年3月11日发生东日本大地震后备受关注的定置用蓄电系统中使用的大型充电电池。

此前的研发主角一直是用于便携终端的充电电池。但是，由于每台产品所需要的电池容量和性能大大超出便携用途，所以用于汽车及定置用途的大型电池逐渐成为研究的主要对象。

汽车和定置用途等使用的大型电池除了便携终端用电池所要求的高容量化之外，对长寿命化和高安全性也有很高的要求（图1）。比如寿命，便携终端用锂离子充电电池只要能在产品约为2年的换购周期内维持性能即可。而大型电池则必须保证10年或20年的更长期间。

图1：面向汽车用途和定置市场发生变化的电池开发 汽车用途和定置市场今后将迅速扩大，因此电池开发也开始发生巨变。不仅是高容量化，从安全性和寿命的角度出发，全固体电池开始受到关注。此外，由于资源问题，钠离子电池的开发加速。

据市场调研企业富士经济公司的调查结果，虽然纯电动汽车（EV）目前的市场规模为每年几万辆，但“2020年以后会逐渐扩大，到2030年全球的纯电动汽车将达到1374万辆”。预计定置用途的用量也将随着可再生能源的普及而成倍增长。

充电电池市场激增的负面影响是可能出现资源短缺问题。尤其是稀有金属锂（Li），业内一致认为“总有一天锂也会出现供应短缺的问题”。

另外，越来越多的研究人员开始开发不使用钴（Co）和镍（Ni）等高价材料的充电电池，这些材料目前多被用于作为锂离子充电电池的正极材料。

“第53届电池研讨会”上就鲜明地显示出了这种立足于未来的研发趋势。

钠离子充电电池发表激增

本届研讨会的发表数量大幅增加的内容是不使用锂的钠离子充电电池。发表件数增加到了上届的3倍（参照下图）。采用资源丰富的钠有望大幅降低成本。

关于在电池的性能中最为重要的大容量化指标，被称为“后锂离子充电电池”的全固体电池和锂空气电池纷纷发表了取得的成果，这些发表十分受欢迎。从发表内容中可以了解到，为了在2020～2030年前后实用化，并实现500Wh/kg以上的能量密度，电池开发人员正在推进基础研发（图2）。

图2：计划2020年实现300Wh/kg的能量密度 目前推进的材料开发的目标是，2020年在确保安全性的同时使能量密度达到300Wh/kg。2030年使Li-S电池和锂空气电池等500Wh/kg以上的新一代电池实现实用化。

不过，要想一下子实现具备500Wh/kg能量密度的新一代电池并非易事。因此，首先打算在2015～2020年前后实现目前约2倍能量密度、即200～300Wh/kg的改良型锂离子充电电池也在推进开发。

改良型锂离子充电电池打算将正负极换成更高容量的材料来实现。正极材料方面，采用有机化合物的有机充电电池领域的发表每次都会增加。这种电池可以利用低价有机化合物，但此前循环特性存在课题，不过在本届电池研讨会上有报告宣布，充放电3万次以上仍可以作为充电电池使用。

负极材料有硅（Si）和锡（Sn）等比容量为目前2倍以上即1000mAh/g的候补材料。长寿命化方面的难度最高，本届电池研讨会有很多关于解决该课题的内容发表。（日经技术在线！ 供稿）