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當前， 鋰離子電池 （LiB）通常用作車載電池，但是這些電池正接近電動汽車（EV）的效能極限。

因此，對於使現有的液基鋰離子電池固化的“全 固態電池 ”的實際應用具有很高的期望。

簡而言之，全固態電池的結構使用“固態電解質”代替構成現有電池的“隔膜”和“電解質”。

期望使用全固態電池的原因之一是它們可以減少發生火災的風險。

現有的鋰離子電池使用易燃溶劑的電解液，如果滿足條件，可能會導致火災。使用不可燃的固體電解質代替電解質會降低風險。

其次，有可能省略電池冷卻系統。

液體電池 的工作溫度範圍在-30到50攝氏度之間，並且電池的劣化加劇，特別是在超過50攝氏度的高溫範圍內。另一方面，即使在100度的高溫範圍內也可以使用固體電解質，並且在高溫範圍內離子電導率增加，因此效能也得到改善。

因此，可以省略液體系統所需的電池冷卻系統，並且可以期望該電池系統緊湊。

◇挑戰是安全和成本

當前全固態電池的開發正在進行中，現有鋰離子電池中使用的正極材料“三元體系”（NCM =鎳，鈷，錳）和負極材料“石墨”。

實際上，僅此一項並不能提高電池電壓。但是，如果使用此配置開發成功，那麼我們可以進入下一個階段。

換句話說，存在一種使用具有高電勢特性的正極材料和可以將能量密度最大化的“負極金屬鋰”的方法，這在液體電池中是被禁止的。

如果發生這種情況，將會實現效能出眾的電池。透過發展到這一點，可以使全固態電池的特性最大化。

但是，實現存在許多挑戰。固體電解質的當前發展是基於東京工業大學的菅野了次教授和豐田汽車公司發現的硫化物系統。

氧化物基固體電解質已經在消費型緊湊型電池中投入實際使用，但是其離子電導率比硫化物基電池的離子電導率小一個數量級，這使其不適用於車載。

由於硫是硫化物系統中的基本元素，因此存在危險，如果水分在電池製造過程中或進入汽車碰撞時進入電池，則會產生對人體有害的 硫化氫 。 。

控制硫化氫生成的技術正在開發中，需要以某種方式加以克服。

考慮到材料成本和電池製造工藝成本，全固態電池的成本增加是不可避免的。

可以批次生產固體電解質的廠商並不多。但是，如果發展取得進展，生產參與者的數量將會增加，並且成本有望降低。

◇豐田開發團隊的實力

日本引領著全固態電池的發展，而豐田汽車正在引領這一趨勢。

該公司計劃在2021年釋出原型車，目標是在2020年代上半年將配備全固態電池的電動汽車投入實際使用。

筆者於10年在韓國三星SDI Co。，Ltd。擔任電池開發部門任職時，與Toyota 東富士研究所的全固態電池研究與開發負責人交換了意見。

當被問及“它將在大約10年後的2020年投入實際使用嗎？”時，他回答說：“我們的管理層不會等待那麼長時間。”

當被問及“大約17年？”時，他說，“大約。”

從目標年份到現在已經四年了，但是全固態電池似乎並不那麼困難。

據說豐田已經在研發方面投入了300多名員工。

豐田汽車於2020年4月1日成立了松下與“方形金屬罐鋰離子電池”的合資企業“ Prime Planet Energy＆Solutions（PPES）”，並將繼續在此開發全固態電池。 。

另一方面，日產汽車有限公司計劃在2028年在實際車輛中安裝全固態電池。

本田也在開發全固態電池，但是由於許多問題，尚不能宣佈何時將其投入實際使用。

◇2021年，各公司將進入生產系統

三井金屬和出光興產正在大力推動核心“固體電解質”的發展。

看來三井金屬將準備建立一個每年數十噸的生產系統，以便可以在21年底之前將其用於電池的試生產。為了申請基礎設施和醫療用途，將與Maxell合作加速開發。

該公司的固體電解質是 菱鎂礦 型（Li-P-S-Cl型）結晶材料，正在加速車載應用的發展。

儘管它沒有達到豐田公司主導的另一種固體電解質（基於Li-Si-P-S-Cl的晶體）的離子電導率，但它的目標是與汽車製造商和電池製造商合作將其投入實際應用。

出光興產（Idemitsu Kosan）也將在其千葉縣市市原工廠建立生產設施，並將於2021年開始運營。

該公司擁有高純度的硫化鋰（Li2S）製造技術，這是一種基於硫化物的固體電解質的原材料，並且已經進行了10多年的研究。

韓國和中國也瞄準了全固態電池。

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