日本三洋化成工業十年磨一劍!全樹脂電池可望成為儲能明日之星

作者 | 發布日期 2021 年 10 月 31 日 10:00 | 分類 能源科技 , 零組件 , 電力儲存 Telegram share ! follow us in feedly


綠色能源需求大增,推動相應的儲能技術,電池也不斷追求更高的性能。近來全樹脂電池便以後起之秀姿態加入戰局,它和傳統鋰電池一樣,利用鋰離子在正負極移動來充電和放電,但鋰電池使用許多金屬材料,而全樹脂電池則把金屬製的電極以及電解液都改用樹脂,具有高安全性、低成本的優勢。

目前全樹脂電池的領導廠商是日本三洋化成工業出資的APB公司,今年10月,APB在福井縣越前市的新廠開始量產,年產能為20萬瓩/時;未來大規模自動化量產後,長期目標是售價比鋰離子電池便宜一半。

解決電池問題  新材料問世

電池從最早期的鈷酸鋰電池,進展到比亞迪使用的磷酸鋰鐵電池、特斯拉電動車使用的三元鋰電池,都是為了滿足容量大、壽命長等需求。但無論如何,安全一直是個難題,因為鋰離子電池一旦受到撞擊或擠壓等造成短路,大量電流會通過金屬製的集電體,過熱可能導致失火。

全固態電池於是應運而生,它採用固體的電解質,沒有液體外漏之虞,能降低溫度急遽變化帶來的失火風險。此外,固態電池能量密度高,容量比傳統電池多50%,未來可能進一步提升;另一個優點是充電時間短,充電一次能行駛的距離大幅拉長。日本豐田、TDK等廠商正如火如荼研發相關技術,村田製作所更預定本年度內量產小型固態電池。

近來,全新概念的全樹脂電池也將問世,由於這種電池把金屬製的電極以及電解液都改用樹脂,它有3種好處。

第一,安全性高。全樹脂電池因為用抗阻大的樹脂,即使短路也不會流入大量電流,比較安全。第二,製造成本低。鋰電池約有20道製程,全樹脂電池的製程還不到10道,設備投資負擔也輕。第三,電池性能優。全樹脂電池的能量密度較高,容量約是傳統電池的2倍,而且形狀的自由度高,也容易大型化。

目前全樹脂電池的用途,主要是用於定置型電池。太陽能、風力發電等再生能源的儲能裝置需要安全而廉價,但現有鋰電池的成本太高,也有安全疑慮。有別於電動車電池,再生能源儲能不需要充電速度快、放電電流大等充放電的能力,而是約8小時的長時間電流充放,這完全符合了全樹脂電池的特性。

全樹脂電池的領導廠商是三洋化成工業出資的APB。1990年代,當時任職於日產汽車的APB執行長堀江英明,研發電動車LEAF時,雖然有全樹脂電池的構想,但拜訪了多家化學廠商,一直找不到適合的材料。直到2012年,三洋化成得悉堀江英明的構想,雙方展開合作,技術才有突破性進展。

▲ 三洋化成工業投資的APB,擁有獨創的全樹脂電池技術。

1949年成立的三洋化成,產品包括紙尿布用的高吸水性樹脂、潤滑油添加劑等,當時也在尋找使用樹脂的新事業。

《日經商業週刊》報導,雙方合作後的3個月內,每兩星期就試一次材料,總共試了30、40種,做了大約5,000種樣本,三洋化成累計負擔了數十億日圓的研發費用。

軟銀子公司也要委託開發

商業化有了眉目後,2018年堀江離開日產汽車成立APB。2019年三洋化成對APB注資,目前持股超過四成,營運長兼科技長進藤康裕也來自三洋化成。而擁有全樹脂電池專利的日產,2020年將專利技術轉移給APB,完善了APB從開發到製造的技術;去年大林組、帝人、橫河電機等十多家公司,也對APB出資共100億日圓。

今年10月,APB在福井縣越前市的新廠開始量產,川崎重工業打造的調查用水下無人載具(AUV),已決定採用這款電池。AUV的功能是在維修海底電纜、油管等設備,因為要在水中長時間作業,需要大容量又能耐水壓的電池。

此外,發電廠、搭載手機基地台的無人機等業者,也有高度興趣。去年9月,在美國新墨西哥州完成「無人機行動基地台」測試的軟體銀行子公司HAPS Mobile,也決定委託APB開發專用全樹脂電池。

由於車用動力電池和定置型儲能電池的系統不同,各汽車業者的需求也互異,APB初期將以供應定置型需求為主。該公司預估2025年後,全樹脂電池的營業額將達到900億日圓,前景值得期待。

(本文由 財訊 授權轉載;圖片來源:APB