鋰電世界  一項極具潛力的技術(shù)正在誕生，日本將從汽車大國邁向“蓄能大國”。

    2012年10月，在歐洲最大的汽車廠商德國大眾公司總部的所在地沃爾夫斯堡，一位34歲的日本研究人員博得滿堂喝彩。他就是東京理科大學(xué)講師藪內(nèi)直明，被選為大眾與德國知名化學(xué)企業(yè)BASF為了推動能源存儲技術(shù)的開發(fā)而設(shè)立的科學(xué)技術(shù)獎“Science Award Electrochemistry”第1屆獲獎?wù)摺?/P>

    藪內(nèi)的研究對象是“鈉離子電池”。將海水中含量豐富的鈉用于電池內(nèi)部的電極等。也就是將如今廣泛應(yīng)用于數(shù)字家電及電動汽車等領(lǐng)域的鋰離子電池中的鋰換成鈉。大約2年前，電池學(xué)會對這項研究根本不予重視，而如今成了大有發(fā)展前途的技術(shù)，藪內(nèi)稱，“今年在全球或?qū)⒂屑s500篇相關(guān)論文發(fā)表”，日本在該技術(shù)研究領(lǐng)域大大領(lǐng)先。全球多家大企業(yè)紛紛向藪內(nèi)發(fā)出進(jìn)行共同研究的邀請。

    鈉離子電池之所以受到關(guān)注，是因為其資源幾乎取之不盡用之不竭，易于降低成本。如下表所示，雖然蓄電池技術(shù)各有優(yōu)缺點，但鋰離子電池由于適合實現(xiàn)小型輕量化、可穩(wěn)定進(jìn)行大容量充放電，因此目前居首位。不過，其面臨的瓶頸是，鋰的儲量在地殼中僅占0.002％左右，是一種稀有金屬。而且大多分布于政局不穩(wěn)的南美等地，日本目前全部依賴進(jìn)口。

    材料成本為鋰的20分之1

    相反，四周環(huán)海的日本是鈉的寶庫。與藪內(nèi)共同進(jìn)行著研究的東京理科大學(xué)副教授駒場慎一說：“從材料本身的成本來看，鈉僅為鋰的20分之1。即使增加其他材料，成本至少也能降到原先的一半以下。”

    20世紀(jì)90年代，索尼公司等日本企業(yè)在全球率先實現(xiàn)了鋰離子電池的實用化，但眼下在韓國企業(yè)的攻勢下在市場上失利，就連索尼也有可能出售電池業(yè)務(wù)。

    不過，隨著新興市場國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球或?qū)⒚媾R能源短缺危機，可存儲能源的電池用途不再僅僅限于數(shù)字家電等領(lǐng)域。蓄電池已在向有助于提高全社會能源效率、可用于汽車及風(fēng)力發(fā)電等電力設(shè)備的大容量電池發(fā)展。因此，在成本及性能兩方面進(jìn)行改善的余地依然很大。鋰離子電池領(lǐng)域也不安寧，日本企業(yè)有可能借助技術(shù)實力，再次憑借電池席卷全球。

    在豐田汽車公司電池研究部從事鈉離子電池開發(fā)的中西真二堅定地說：“我們要開發(fā)的電池不僅是成本低，而且在性能方面也要達(dá)到與鋰電池同等或在其之上的水平。”

    豐田在于2012年10月舉行的學(xué)會上宣布，在電池內(nèi)部電極上采用“鈷磷酸鹽”的鈉化合物，可制造出電壓超過標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池的鈉離子電池。從該化合物的結(jié)構(gòu)來看，鈉易于從多個方向進(jìn)出，電極間的電力流通更為順暢。雖然還面臨大容量化等實現(xiàn)實用化的課題，但給人的印象是，鈉很有可能成為新一代電池的主角。

    電池的主角從家電轉(zhuǎn)為汽車

    豐田正加速推進(jìn)包括鈉電池在內(nèi)的新一代電池研究。研究人員的目標(biāo)是，推出充電一次可行駛500公里以上、性能可媲美汽油車的真正新一代汽車。中西認(rèn)為：“現(xiàn)在的鋰離子電池?zé)o法在維持后備箱尺寸等目前汽車形狀的條件下，實現(xiàn)500公里的行駛性能?！?/P>

    研究主題涉及到了電池本身的結(jié)構(gòu)。例如，將用于電力在電極間流通的電解液改換為固體電解質(zhì)的“全固體電池”。這種電池通過串聯(lián)配置多個電極，提高電壓，可獲得更高的能量密度。

    在電池領(lǐng)域獲勝者將成為今后汽車行業(yè)的領(lǐng)軍者。正因如此，像文章開篇提到的大眾一樣，全球汽車廠商都在努力拉攏相關(guān)研究人員，但電池的可能性并不僅限于此。由于使用電池，那么利用電動汽車就必須構(gòu)筑社會能源基礎(chǔ)設(shè)施，因此汽車廠商的商機應(yīng)該會進(jìn)一步擴(kuò)大。

    日產(chǎn)汽車公司在全球率先實現(xiàn)了純電動汽車“LEAF”（聆風(fēng)）的量產(chǎn)。該公司負(fù)責(zé)尖端研究的技術(shù)策劃部部長佐藤學(xué)介紹道：“LEAF配備的電池容量中，用于行駛的約為5成。最多可將剩余的5成電力用于行駛以外的其他用途。”一般情況下，駕駛汽車的時間在1天中僅占1成左右。汽車停放期間將存儲的電力供應(yīng)給住宅的“LEAFtohome”機制在喚起純電動汽車需求方面起了很大作用。

    日產(chǎn)還將于近期開始進(jìn)行實證實驗，通過將風(fēng)力發(fā)電等與LEAF的蓄電功能組合起來加以應(yīng)用，提高整個社會的電力消費效率。將電力需求較少的夜間所發(fā)電力存儲到停泊著的LEAF中，并在白天的用電需求高峰放電。佐藤稱：“汽車將成為電力基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。”

    LEAF的蓄電容量目前是普通住宅定置式蓄電池的幾倍，再加上日本汽車制造產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，因此成本競爭力較高。隨著純電動汽車的普及，還有望實現(xiàn)更大的量產(chǎn)效應(yīng)，即便作為基礎(chǔ)設(shè)施蓄電池，汽車廠商也占據(jù)優(yōu)勢。如果以2030年純電動汽車保有量將達(dá)到500萬輛這一行業(yè)預(yù)測為前提，純電動汽車的供電能力可達(dá)到2500萬千瓦。相當(dāng)于日本國內(nèi)最大電力消費的14％。

    此外，豐田和川崎重工業(yè)公司還在推進(jìn)不利用蓄電池，而是把風(fēng)力發(fā)電等所發(fā)的電力轉(zhuǎn)變成氫存儲起來的技術(shù)開發(fā)。這將大大地推動以氫為動力源，作為新一代汽車與純電動汽車同樣大有前途的燃料電池車的普及。這些情況都表示，不僅是汽車，能源系統(tǒng)本身也有可能成為日本主要的出口產(chǎn)業(yè)。

    日本政府于2012年作為《綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略》的核心，設(shè)定了到2020年占據(jù)全球蓄電池市場（20萬億日元）5成份額的目標(biāo)。通過成為“蓄能大國”，日本能夠從汽車立國發(fā)展到“汽車和能源立國”。

    日本企業(yè)為了在“資源貧乏國”生存下去而鍛煉出來的制造實力也將在能源領(lǐng)域開花結(jié)果。