另一方面,企業要想滿足環境標準的要求,除了發展EV之外,普及利用燃料電池替代發動機的FCV也是一個方向。FCV也需要配備充電電池。根據充電電池性能的不同,燃料電池需要的輸出功率也大不相同。
在此背景下,全球的充電電池開發競爭日趨激烈。開發的主線是為鋰離子充電電池探索新的可用材料(圖2)。現行EV鋰離子充電電池一個單元的能量密度為60~140Wh/kg。小型EV充電1次只能行駛160公里左右。因此,EV首先需要將電池單元的能量密度提高到250Wh/kg左右,使1次充電的行駛距離達到約300公里。
圖2:純電動汽車的普及必須依靠電池性能的飛躍
EV和PHEV使用的鋰離子充電電池的能量密度將力爭在2020年達到250Wh/kg,在2030年達到500Wh/kg,實現全面普及。
為了提高容量,硅(Si)類負極材料即將在車載領域投入實用。在理論上,硅能夠實現的容量,約是當前使用的石墨材料的10倍。但硅在充放電時的膨脹和收縮過大,壽命方面存在難點。
作為改善膨脹和收縮問題,同時提高容量的材料,一氧化硅(SiO)等硅類氧化物成為了關注的焦點。例如,大阪鈦業科技推出了具備非晶構造的一氧化硅。該公司制造的一氧化硅的負極容量為1700~1800mAh/g,大約是石墨的5倍。
積水化學工業也證實,通過利用自主開發的硅類氧化物,能夠實現340Wh/kg左右的能量密度。其特點是使用離子導電度與電解液相當的凝膠電解質,無需注入電解液,只需一道涂布工序即可完成整個單元的制造。
積水化學工業將從2014年夏季開始供應樣品,在2015年首先面向消費類用途實現商品化。而車載用途需要材料認證、適用審查等繁瑣的步驟,商品化最早也要等到2018年前后。