電池開發(fā)呈多樣化，更加注重安全性能

獲得第三方認(rèn)證

　　隨著電池用途的不斷擴(kuò)大，電池的開發(fā)重心呈現(xiàn)出了高容量、高安全性及長(zhǎng)壽命等多樣化趨勢(shì)。即便如此，在市場(chǎng)快速擴(kuò)大的電動(dòng)汽車用途與定置用途方面，今后開發(fā)的大前提仍是安全性高和長(zhǎng)壽命。

　　在這種形勢(shì)下，從事定置用鋰離子充電電池業(yè)務(wù)的ELIIYPower宣布，2011年8月其大型鋰離子充電電池全球首次獲得了國(guó)際第三方機(jī)構(gòu)TUV Rheinland日本實(shí)施的安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證“TV-S Mark”（圖4）。達(dá)到了振動(dòng)測(cè)試、貫通測(cè)試、沖擊測(cè)試、冷熱沖擊測(cè)試、短路測(cè)試、過(guò)放電測(cè)試、落下測(cè)試、浸水測(cè)試、破壞測(cè)試、異常加熱測(cè)試及過(guò)充電測(cè)試等11個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試及工廠監(jiān)查的要求，并獲得了認(rèn)證。

圖4：注重安全性的電池單元
ELIIYPower開發(fā)出了注重安全性的鋰離子充電電池（a）。全球首次獲得了第三方機(jī)構(gòu)TUV Rheinland日本實(shí)施的安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證“TV-S Mark”。實(shí)施了鈍釘穿剌、高溫、過(guò)充電及過(guò)放電等測(cè)試，符合嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)（b，c）。

　　ELIIYPower采用了正極材料使用高溫下具有出色熱穩(wěn)定性的磷酸鐵鋰（LiFePO4）的電池單元。2010年4月，該公司在川崎市建成年產(chǎn)20萬(wàn)個(gè)單元的量產(chǎn)工廠，并開始生產(chǎn)這種電池。

　　2010年12月，ELIIYPower通過(guò)在μm級(jí)別上對(duì)正極和負(fù)極進(jìn)行微細(xì)構(gòu)造控制，優(yōu)化與電解液等的組合方式，使單元的能量密度比其原產(chǎn)品提高了約10％。而且，將使用溫度范圍擴(kuò)大到了－20～60℃，尤其提高了高溫下的循環(huán)特性以及低溫下的充電性能。

　　據(jù)ELIIYPower介紹，盡管以前就曾對(duì)這種電池單元實(shí)施過(guò)鈍釘穿剌測(cè)試、壓碎測(cè)試、過(guò)充電測(cè)試及過(guò)放電測(cè)試等，并證明不會(huì)冒煙、起火及破裂，但考慮到今后要向家庭等普及這種電池，便取得了第三方機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。

　　受東日本大地震后日本各地電力短缺的影響，住宅企業(yè)等開始考慮采用家用蓄電系統(tǒng)。但目前的現(xiàn)狀是，很多住宅企業(yè)都很擔(dān)心鋰離子充電電池的安全性，希望電池廠商能夠大幅提高電池單元的安全性。

　　實(shí)際生活中也曾發(fā)生過(guò)讓這種擔(dān)憂加劇的事故。2011年9月下旬，此前作為大型蓄電池不斷獲得應(yīng)用的硫化鈉（NaS）電池發(fā)生了火災(zāi)事故。由于起火原因尚未查明，作為銷售商的日本礙子（NGK）決定停止供貨，而且于2011年11月要求正在生產(chǎn)的NAS電池停產(chǎn) 注6）。

　　注6）日本礙子（NGK）2011年10月28日宣布停產(chǎn)NAS電池。2011年9月下旬三菱材料公司的筑波制作所發(fā)生了NAS電池火災(zāi)事故，因未查明原因，日本礙子便采取了這樣的措施。

電池單元自身必須具備較高的安全性

　　不僅是定置用途，估計(jì)今后電動(dòng)汽車用途對(duì)電池的這種擔(dān)憂也會(huì)加劇。其原因是，“即便是ppm級(jí)別的缺陷，也會(huì)使大容量電池造成致命事故”（汽車業(yè)內(nèi)人士）。因此，估計(jì)今后電動(dòng)汽車用途將越來(lái)越多地采用正極材料使用高溫穩(wěn)定性出色的LiFePO4的鋰電池。目前已開始出現(xiàn)這種征兆。

　　比如，本田已宣布在預(yù)定2012年上市的PHEV上采用正極材料使用LiFePO4的GS湯淺產(chǎn)鋰電池。美國(guó)通用汽車公司也同樣表示將在EV上采用由A123 Systems生產(chǎn)的、使用LiFePO4的鋰電池。

　　使用LiFePO4的鋰電池也存在問(wèn)題。LiFePO4在制成電池單元時(shí)，電壓只有3.5V，因此在電動(dòng)汽車及定置用途等大電壓條件下使用時(shí)，需要增加單元的串聯(lián)數(shù)等，易用性較低。

　　因此，作為瞄準(zhǔn)2020年的研發(fā)方向，具備與LiFePO4相同的橄欖石構(gòu)造、電壓達(dá)到4V以上的磷酸錳鋰（LiMnPO4）及磷酸鎳鋰（LiNiPO4）等備受關(guān)注。LiMnPO4方面，住友大阪水泥已宣布2011年內(nèi)開始樣品供貨這種正極材料，今后估計(jì)以采用這種材料的鋰電池的實(shí)用化為目標(biāo)的開發(fā)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)更加激烈。

與電解液同等的性能

　　為了在提高安全性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高容量化，利用固體電解質(zhì)而非目前主流的電解液的研發(fā)活動(dòng)日益活躍。這種電池稱為全固體電池。

　　全固體電池方面，人們發(fā)現(xiàn)了離子導(dǎo)電度與傳統(tǒng)電解液同等的物質(zhì)。這就是硫化物類固體電解質(zhì)之一——Li10GeP2S12。表示鋰擴(kuò)散速度的離子導(dǎo)電度可在室溫（27℃）下達(dá)到1.2×10－2S/