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NGK轉(zhuǎn)投固態(tài)電池

   2018-02-08 34940
核心提示:內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的發(fā)展已超過百年,但也許在未來幾十年將逐漸退出歷史舞臺,再加上越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)的約束,使得車企不得不開發(fā)出
內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的發(fā)展已超過百年,但也許在未來幾十年將逐漸退出歷史舞臺,再加上越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)的約束,使得車企不得不開發(fā)出更多的電動車產(chǎn)品。

面對傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)逐漸讓位于電動車產(chǎn)品,作為全球最大火花塞制造商之一的日本特殊陶業(yè)公司(NGK)也將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向電池方面。


利用火花塞陶瓷技術(shù)方面的專業(yè)知識,逐步擴(kuò)展到傳感器、半導(dǎo)體和其他主要用于汽車的產(chǎn)品

NGK選擇了固態(tài)電池作為公司未來發(fā)展的重點(diǎn),認(rèn)為這種電池會在即將到來的電動車時(shí)代成為至關(guān)重要的配件。

成立于1936年的NGK以制造火花塞起步,總部位于日本名古屋,利用火花塞陶瓷技術(shù)方面的專業(yè)知識,公司業(yè)務(wù)逐步擴(kuò)展到傳感器、半導(dǎo)體和其他主要用于汽車的產(chǎn)品。

NGK火花塞被多個(gè)F1車隊(duì)使用,包括法拉利、邁凱倫、索伯和紅牛第二車隊(duì);2007年至2011年,NGK是印地系列賽事的獨(dú)家火花塞供應(yīng)商。 除了火花塞、預(yù)熱塞及相關(guān)產(chǎn)品,公司以生物陶瓷為主的產(chǎn)品也已經(jīng)應(yīng)用到醫(yī)療、環(huán)境及能源等多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。


日本特殊陶業(yè)公司(NGK)總部

“從傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車到電動車的轉(zhuǎn)變是不可避免的,這最終會使我們的火花塞和氧氣感知器業(yè)務(wù)面臨被淘汰的命運(yùn),但我們有著先進(jìn)的陶瓷技術(shù),因此決定發(fā)展固態(tài)電池業(yè)務(wù)。”NGK技術(shù)開發(fā)本部部長小島多喜男說道。

事實(shí)上,NGK在2010年就意識到火花塞業(yè)務(wù)會面臨衰退,正是在那一年,日產(chǎn)推出了純電動車聆風(fēng),大洋彼岸的美國,特斯拉也推出了第一款量產(chǎn)電動車Roadster。 NGK之所以選擇固態(tài)電池作為發(fā)展方向,是因?yàn)楣镜膶I(yè)人士相信這將比目前電動車上使用的鋰離子電池更安全,性能也更強(qiáng)。

那么,陶瓷技術(shù)是如何與固態(tài)電池聯(lián)系起來的? 豐田正在開發(fā)的固態(tài)電池使用的是含硫化的固體電解質(zhì),這種電解質(zhì)導(dǎo)電性好,也相對靈活,但在潮濕環(huán)境下會釋放有毒的硫化氫。


2016年,NGK曾展示芯片型陶瓷固態(tài)電池

NGK則使用陶瓷,并采用一種不同的、基于氧化物的化學(xué)技術(shù),這種陶瓷在極端溫度下非常穩(wěn)定,但也有導(dǎo)電性較低和易碎、難加工的劣勢。 目前,同樣是來自于日本的TDK公司已經(jīng)開發(fā)出小型全陶瓷固態(tài)電池,并應(yīng)用到像個(gè)人健康監(jiān)控器這樣的可穿戴設(shè)備上,村田制作所(Murata)也正在開發(fā)類似的產(chǎn)品。

與上述企業(yè)不同,NGK的目標(biāo)更大,將重點(diǎn)放在可以應(yīng)用到汽車上的產(chǎn)品。但陶瓷固態(tài)電池因需要使用積層技術(shù),意味著電池體積越大,在制造上的難度也越大。

NGK研發(fā)固態(tài)電池已有5年時(shí)間,并已經(jīng)開發(fā)出比TDK更大的電池,研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示正在努力提高電池的能量密度,目標(biāo)是在2020年左右達(dá)到鋰離子電池的性能水平,在這之后,還將繼續(xù)開發(fā)更輕、價(jià)格更有競爭力的電池產(chǎn)品。

業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì),到2030年,插電式混合動力汽車和純電動車將占到全球汽車銷量的26%,國際能源署(International Energy Agency)的數(shù)據(jù)顯示,這一數(shù)字在2016年剛剛超過1%。 與液態(tài)鋰電池相比,界面阻抗過大以及實(shí)現(xiàn)快速充電比較難是固態(tài)電池的缺點(diǎn),成本過高則是阻礙其商業(yè)化的關(guān)鍵因素。

“由于無法讓電池的每一個(gè)指標(biāo)都達(dá)到最優(yōu)秀水平,一些車企和電池生產(chǎn)商可能對導(dǎo)電性能比氧化穩(wěn)定性更感興趣,所以說,最終的電池產(chǎn)品是妥協(xié)后的產(chǎn)物。”伊利諾斯州儲能科學(xué)阿貢中心主任、電池專家溫克特•斯里尼瓦森(Venkat Srinivasan)說道。

貼士:固態(tài)電池的原理與液態(tài)鋰電池相同,但其電解質(zhì)為固態(tài),不僅如此,固態(tài)電池中由于沒有電解液,安裝在汽車上不需要額外增加冷卻管、電子控件等,不僅節(jié)約了成本,還能有效減輕重量。 固態(tài)電池的優(yōu)勢還在于循環(huán)性能強(qiáng),提升了電池使用壽命,安全性也更高,發(fā)生交通事故時(shí)不易爆炸或起火。不僅是NGK,其他車企與零部件制造商也在加緊調(diào)整自己的產(chǎn)品組合。

目前,豐田正在大力研發(fā)固態(tài)電池,并計(jì)劃于2020年初期實(shí)現(xiàn)該電池的商業(yè)化運(yùn)營;寶馬正在研發(fā)的固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間或?yàn)?026年;大眾則入股美國QuantumScape公司,共同研發(fā)新型固態(tài)鋰電池。

日本電裝公司與豐田、馬自達(dá)展開合作開發(fā)電動車,愛信精機(jī)則在研發(fā)混合動力傳動系統(tǒng)以及電動四驅(qū)裝置。

在美國,博格沃納已經(jīng)將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到混合動力和電動車部件。今年9月,美國電池制造商A123 Systems投資了開發(fā)固態(tài)電池的Solid Power公司。

以吸塵器聞名的英國戴森公司也計(jì)劃2020年開始制造電動車,并收購了研究固態(tài)鋰電池技術(shù)的Sakti3,通用曾投資過此公司。

跑車品牌菲斯克(Fisker)已經(jīng)申請了柔性超高能量密度固態(tài)電池技術(shù)專利,有望在2023年開始大規(guī)模生產(chǎn)。

德國大陸集團(tuán)正在考慮加大對固態(tài)電池技術(shù)的投資,以此來加強(qiáng)自身在亞洲及美國地區(qū)的競爭力。
 
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