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千億級市場!日本開發出全固態空氣蓄電池 清華學者告誡中國新能源車企、電池企業要重視

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千億級市場!日本開發出全固態空氣蓄電池 清華學者告誡中國新能源車企、電池企業要重視
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千億級市場!日本開發出全固態空氣蓄電池 清華學者告誡中國新能源車企、電池企業要重視

2023年05月26日 14:34 最後更新:14:39

據新華社5月25日報道,日本山梨大學和早稻田大學合作的研究團隊開發出以質子交換膜為電解質,以具有氧化還原活性的有機物為負極的全固態空氣蓄電池。這種電池可反復充放電,輕便且安全性好,在彎折狀態下也能使用,有望應用於便攜電子設備。

日本研究人員開發出全固態空氣蓄電池。圖源 Fabcross

日本研究人員開發出全固態空氣蓄電池。圖源 Fabcross

據預測,2030年全球固態電池市場空間將超3000億元。中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高提醒,固態電池在商業化的前夜,中國新能源車企、電池企業要重視。

中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高。

中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高。

日本研究團隊相關論文已發表在德國學術刊物《應用化學國際版》上。

公報說,相比於目前常見的空氣電池,這種新型全固態空氣蓄電池安全性更高,並且使用材料不含水分,不會因水分導致電極性能下降。今後通過提高材料性能,改善耐久性等,這種電池有望用作手機等便攜電子設備等的電源。

據澎湃新聞此前報道,在4月16日下午舉辦的第二屆世界動力電池大會雲上宜賓高端論壇中,中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示:「全固態電池技術雖然現目前仍然面臨著很多挑戰,但仍然是我們值得去追求的目標。這個目標不是短期的,可以看作是面向2030年,值得創新的目標。」

在論壇中,歐陽明高也告誡中國新能源車企和電池企業,要對這一技術路線高度重視。他表示,「現在全球已經有無數人投入到了這場創新運動,隨著ChatGPT技術的出現,對新材料的探索效率極大提高,開發的週期能夠縮短,通過全球的努力,全固態電池能夠取得成功。」

「我們發現,在全球頂刊上發表的與固態電池技術相關的論文正在指數般地增長,可以說技術是在商業化的前夜。」歐陽明高說。

據瞭解,目前在全球範圍內,日本企業在全固態電池上面投入得最多。擁有固態電池技術專利最多的豐田汽車,計劃2025年前實現全固態電池小規模量產,2030年前全固態電池要實現穩定量產。

據上證報,今年4月26日,本田針對電動化等企業改革舉措舉辦新聞發佈會,據介紹,除繼續推進液態鋰離子電池的發展進化外,本田還將開發和推出半固態和全固態電池等新一代電池,計劃在2024年啓用全固態電池的示範生產線。

就在不久前,德國寶馬集團宣佈,將打造全固態電池中試生產線,2025年推出首輛原型車;蔚來也表示,搭載150kWh半固態電池的車型將於今年上半年推出。

華泰證券認為,在更高的安全性和能量密度要求下,固態電池應運而生。固態電解質的引入可以大幅提升電池安全性能,同時匹配高能量密度正負極可以提升電池能量密度。固液混合電池電解質路線已形成初步共識,短期內以固液混合電池為主要路線,未來逐步向全固態演進。預計2030年,全球固態電池市場空間將超3000億元。產業鏈環節來看,主要變化在於電解質、負極,關注材料端及工藝端變化帶來的增量需求。

在市場規模方面,觀研天下測算,中國固態電池規模有望在2025年達到29億元,2030年突破200億元,預計2022年至2030年復合增長率高達55.01%。在出貨量方面,國內出貨量有望在2025年達24GWh,2030年突破250GWh,2022年至2030年復合增長率高達74.66%。

什麼是固態電池?與鋰離子電池相比有什麼優點?

所謂固態電池,就是指採用固態電解質的鋰離子電池。

固態電池是一種電池科技。與現今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是,固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。

由於科學界認為鋰離子電池已經到達極限,固態電池於近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。固態鋰電池技術採用鋰、鈉製成的玻璃化合物為傳導物質,取代以往鋰電池的電解液,大大提升鋰電池的能量密度。

固態電池與目前主流的傳統鋰離子電池最大的不同在於電解質。固態電池是使用固體電解質,替代了傳統鋰離子電池的電解液和隔膜。而傳統鋰離子電池主要由正負極材料、電解液和隔膜組成。正負極材料決定了電池的容量,電解液及隔膜作為傳輸鋰離子的介質。這個就是本質的區別。

固態電池可兼顧高安全性、高比容量,遠期可實現較液態電池更低製造成本。固態電池可兼顧高安全性和高比容量電極材料,是實現更高能量密度的必要路徑,同時由於更高的理論模組空間利用率、更簡化的電池組裝工序,其具備較液態電池更低的理論成本。

從安全性看,固態電解質材料熱穩定性好、不易燃燒且固態電池無電解液洩露風險,具有更好的安全性。

從能量密度看,固態電池與鋰金屬負極兼容性好,模組空間利用率高、配組靈活,有望進一步提升能量密度。




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中美量子「糾纏」十年 內地論文稱美國霸主優勢漸失

2024年03月28日 09:24 最後更新:09:35

過去十年,中國動搖了美國在量子領域霸主地位。

《南華早報》27日聚焦中國量子科技發展態勢,指中國正縮小與美國量子主導地位差距,不僅專利申請量全球佔比超過美國,在美國長期領先的量子計算領域,也勢均力敵,尤其在量子通信領域有明顯優勢。報道稱,相較於美國大搞對華技術限制,中國在量子技術領域展現出開放合作態度。

中國國家知識產權局旗下《中國發明與專利》雜誌3月報道,過去十年,中國量子技術實現歷史性飛躍,從落後於頂尖國家到成為專利和生產領域的領先者。

雜誌另一篇關於全球量子技術論文也稱,中國在此期間實現了「量子優勢」。論文稱,美國早在1994年把量子技術納入國家規劃,中國直到2013年才把該技術納入國家計劃。盡管中國在該領域起步較晚,但2009年,中國的量子技術專利申請總量首次超過美國。

論文表示,中國「迅猛發展」的先進量子技術能夠與美國並駕齊驅。不過,美國仍然是量子技術專利被引用最多的國家,主要是在量子計算這一塊。

《南華早報》引述相關論文報道,美中發展量子技術採取不同戰略——中國專注於利用量子科學來保護通信安全,而美國則尋求發展先進的計算能力。但中國國家知識產權局發布最新專利數據表明,美國長期領先領域正受中國挑戰。

論文數據顯示,2013年至2022年,量子計算佔中國國內專利授權總量的56.5%,已超過量子通信的30.3%。憑藉量子資訊科學,量子電腦能夠比經典電腦更快地解決複雜問題。2003年到2022年間,全球量子技術專利申請有37%來自中國,超過了剛剛超過28%的美國。

《南華早報》報道,「中國在量子通信領域優勢尤其明顯,取得了發射全球首顆量子通信衛星(『墨子』號)等里程碑式的成就。」雖然普遍認為美國在量子計算和量子傳感(或先進的運動檢測技術)居於長期領先地位,比如總部位於倫敦的數據分析公司GlobalData 2022年報告指出,中國在量子計算技術方面落後美國約五年。但這間公司上月發布最新報告認為,中美兩國如今「幾乎勢均力敵」。中方論文預測,隨著量子傳感在中國越來越受到關注,專利預計將大幅增加。

2016年8月16日,酒泉衛星發射中心使用長征二號丁運載火箭,將世界首顆量子科學實驗衛星「墨子」號發射升空。新華社資料圖片

2016年8月16日,酒泉衛星發射中心使用長征二號丁運載火箭,將世界首顆量子科學實驗衛星「墨子」號發射升空。新華社資料圖片

此外,根據美國智庫蘭德公司上月向美中經濟與安全審查委員會聽證會提交報告,除了超導相關研究等特定子類別,美國被認為在量子計算的大多數方面都處於領先地位,然而,中國在量子計算特定方面的優勢讓美國的領先地位「值得商榷」。

《南華早報》報道,科學家之間的國際合作是量子研究一大特點,但中美在這一問題上呈現差異。

去年8月,拜登政府打著「去風險」發布一項行政令,禁止美國風險投資和私募股權公司投資中國量子計算、半導體和某些人工智慧領域。

相比之下,中方關於全球量子專利的論文指出,「需要深化和擴大國際合作」,包括與美國的技術合作。論文稱,盡管中國量子技術取得了重大進展,但創新環境仍「需要優化」,包括更多的政策規劃。

值得注意的是,量子技術作為新質生產力中未來產業的重要組成部分,多次在中國《政府工作報告》被提及。去年2月,中央經濟工作會議再次強調要加快量子計算等前沿技術研發和應用推廣。今年兩會期間,國務院國資委指出,2025年中央企業戰略性新興產業收入的佔比要達35%,在類腦智慧、量子資訊、可控核聚變等方面要提前佈局。

在酒泉衛星發射中心,量子科學實驗衛星「墨子」號在進行有效載荷光學性能測試。新華社資料圖片

在酒泉衛星發射中心,量子科學實驗衛星「墨子」號在進行有效載荷光學性能測試。新華社資料圖片

內地封面新聞報道,作為中國量子光學和量子資訊科學的開拓者、先行者與奠基人,中科院院士郭光燦說,中國的量子計算水準「目前位於國際第一梯隊。」不過,郭光燦也稱,在量子計算方面,中國仍與美國水準相差較大,仍需努力。「對比美國的進步,日本、德國還在直追,我們必須有緊迫感,抓緊相關研究。」

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