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日本涌現眾多電池初創公司

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年09月02日  

現在,從智能手機到無人機再到電動汽車,均可采用鋰離子電池提供能源。據日本市場研究機構富士經濟(FujiKeizai)預計,今年全球新一代電池市場市值將達42億日元(約合2.77億元人民幣),到2035年將達2.7萬億日元(約合1779.75億元人民幣)。

 

可充電電池一直是日本企業的一大強項,但近年來,該行業遇到了強大的中國和韓國競爭對手。比如,中國的寧德時代、日本的松下、韓國的LG化學分別位列汽車電池制造商前三名,而且LG化學還是歐洲汽車制造商的主要電池供應商。在此背景下,日本很多電池初創公司也涌現出來,致力于打造高性能電池組,與主要的電池制造商爭奪市場份額。

 

為對抗中韓電池廠商,日本涌現眾多電池初創公司

 

3Dom——能量是鋰離子電池兩倍的鋰金屬電池

 

3Dom是2014年從東京都立大學(TokyoMetropolitanUniversity)中衍生出來的電池初創公司。該公司原先只有一個人——東京都立大學的KiyoshiKanamura教授,他也是該公司的工程師。但之后,在新業務的吸引下,松下等大型家電公司和汽車制造商的工程師都聚集到KiyoshiKanamura教授的麾下。現在,3Dom已經有大約70名工程師,一半都是過去一年中新加入的。

 

3Dom的目標是在2022年將其鋰金屬電池實現商業化。該公司表示,其電池的能量是同等重量鋰離子電池的兩倍,而且其性能已經得到驗證。此外,3Dom還表示,該電池可極大地增加電動汽車的續航里程。該家電池制造商希望有朝一日,其產品可為飛行汽車供電。

 

目前大多數鋰離子電池的負極采用碳材料,但3Dom采用的是鋰金屬,優點在于可以很容易增加電池的儲能能力,但是容易短路和起火。

 

起火是由于不均勻化學反應導致負極表面生長枝晶而引起,于是,該公司研發了一種分離裝置,以控制枝晶。該分離裝置有直徑達幾百納米(一納米是一米的十億分之一)的球形孔,而且球形孔排列非常整齊且大小均勻,可使離子均勻流動,也可實現均勻的化學反應,從而限制了枝晶生長。該分離裝置還由一種高耐熱塑料——聚酰亞胺制成,即使在400攝氏度的高溫下也不會燃燒。

 

目前,3Dom正在美國西雅圖郊區生產鋰離子電池,并計劃明年在美國再建一家工廠,為新一代電池的生產做準備。

 

AzulEnergy——將含鐵黑色燃料作為催化劑提升金屬空氣電池性能

 

與此同時,總部位于日本仙臺市的初創公司AzulEnergy關注的不是完整的電池,而是決定電池性能的材料。該公司由首席執行官KojuIto、首席科學技術官HiroshiYabu以及HiroyaAbe博士于2019年聯合創辦。

 

HiroshiYabu是日本東北大學(TohokuUniversity)材料科學副教授,幾年前受到學生一個評論的啟發,認為有可能用顏料作為電池催化劑,盡管現在幾乎沒有顏料被用作電池催化劑。

 

Yabu教授專注于研發一種金屬空氣電池,此種電池利用空氣中的氧氣作為正極的反應材料,利用金屬作為負極的反應材料。金屬空氣電池的儲電量和放電量是鋰離子電池的3倍到10倍。

 

不過,金屬空氣電池只能輸出少量電流,因此,盡管這種電池具有優異的充放電性能,但并不適用于電動汽車。目前,此類電池90%都應用于助聽器。

 

當Yabu教授利用一種含鐵黑色顏料作為催化劑取代傳統的錳催化劑時,電流一度可增加20%至30%。他的目標是進一步提高電池的容量,以便可用于無人機。Azul公司計劃采用此種催化劑,與一家電池制造商合作研發一款金屬空氣電池。

 

此外,Azul還邀請了日本精密化學制造、膠片、存儲媒體和相機制造商富士膠片(Fujifilm)的工程師KojuIto擔任該公司的總裁和創始成員。

 

ACBiode——比鋰離子電池續航長30%的AC電池

 

日本京都初創公司ACBiode成立于201年,專注于研發了采用交流電而不是直流電進行充放電的電池——AC電池。與外部的一個開關一起,該款電池能夠利用一個電池和一個開關制造出交流電,且不考慮電極的數量。該公司表示,與尺寸類似的鋰離子電池相比,此種電池的續航時間長30%。此外,該款電池可將逆變器和轉換器的數量降至最低,因而可降低電池器件的成本;電池的使用壽命可增加2倍,還可與現有的電池材料和電池生產線兼容;而且無論是何種鋰離子電池,鉛酸還是全固態電池,都可以實現;極具靈活性,可利用交流電應用于現有的系統/基礎設施,也容易轉換為直流電。

 

2019年,該公司獲得了荷蘭公司InnoEnergy的資助,后者主要為創新能源研究項目提供資金援助。ACBiode表示,將于2021年中期,在無人機上首次試驗該款電池。

 

ConnexxSystems——ShuttleBattery比同等大小鋰離子電池能量高4倍

 

總部位于日本京都府Seika縣的初創公司ConnexxSystems于2011年8月24日成立,正在研發ShuttleBattery電池,可通過混合氫氣和氧氣發電。該電池是一種結合固體氧化物燃料電池(SOFC)與鐵-空氣電池的蓄電池。燃料電池需要提供氫,ShuttleBattery就利用鐵的氧化還原反應來制造氫,提供給燃料電池。從理論上看,與同等大小的鋰離子電池相比,ShuttleBattery產生的能量要高出4倍。目前,該公司約有50名員工,希望能夠在2022年將該電池實現商業化。

 

由于主流電池制造商和汽車制造商之間保持著強大的聯系,初創公司要想打入汽車市場,其實并不容易。日本瑞穗實業銀行(MizuhoBank)密切關注電池市場的高級研究員TangJin就表示:“要想在競爭中生存下來,此類初創公司需要與主要電池制造商和客戶合作,迅速擴大生產。”例如,松下就在與日本汽車制造商豐田合作研發全固態電池,而且還與特斯拉一起運營電池工廠。

 


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