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摘 要：具有高能量密度、高安全性的全固态电池作为下一代车载电池而备受关注，近日，日产公开了全固态电池的试制生产设备，并对其全固态电池的开发现状进行了详细说明，丰田等汽车制造商和各电池制造商也都在加大固态电池技术的研发投入，全固态电池的全面量产等新电池的开发活动正在全球范围内蓬勃展开。
关键字：全固态电池、固体电解质、电动汽车、正负极材料、量产
全固态电池作为车载下一代电池备受期待。2022年4月8日，日产对其全固态电池的开发现状进行了详细说明，并公开了试制生产设备（相关视频《日产：首次公开全固态电池的试制生产设备》）。
丰田等汽车制造商和各电池制造商都在竞相量产全固态电池，日产为何选择此时透露技术细节呢？
日产在2021年11月29日发布的长期愿景“日产汽车愿景2030（Nissan Ambition 2030）”中宣布，将在未来五年内共投资2万亿日元（约1011亿元）用于电气化技术创新。
在全固态电池方面，日产将在2024年之前在横滨工厂建立试点生产线，并以2028年开始量产为目标公布了具体实施时间表。
另一方面，放眼世界，由于欧盟委员会（EC）宣布将收紧法规，宣称“到2035年，在欧洲范围内发售的所有新车都将是EV或FCV（燃料电池汽车）”，因此以德国为首的欧洲汽车制造商和汽车零部件制造商正在加速下一代电池的研发，以实现向EV的转型。
此外，在美国和中国，向EV的转型作为一项国家政策也越来越明确。
在这样的背景下，在2010年就已在全球率先推出量产型EV“Leaf”的日产想要在下一代EV业务中占据主动权是理所当然的。
负责日产技术开发的副社长中畔邦雄充满干劲地表示，“日产的全固态电池将成为（汽车产业界的）Game Changer。”
日产电动概念汽车“日产Max-Out”
具体的性能目标是与传统锂离子电池相比，在相同体积的情况下，续航里程翻倍，充电时间缩短至三分之一。
根据“Leaf”基础车型（搭载62kWh电池的车辆）的性能值计算后可知，提升后的续航里程为916km，是458km的两倍（WLTC模式），快充至80%的充电时间约为20分钟。
如此一来，搭载全固态电池的汽车几乎具有与汽油车或混动车一样的使用便利性。
此外，到2028年，单个电池包的成本目标为75美元（约487.63元）/kWh，仅为当前电池包的成本的一半左右。据估计，电池成本占EV总成本的约1/3，随着全固态电池的引入，新EV的价格有望大幅下降。
此外，与传统锂离子电池相比，全固态电池更容易控制热量，因此无需电池包的冷却装置。换句话说，除了减轻电池本身的重量外，还可以显著降低整个电池包的重量和尺寸。
中畔邦雄表示：“如此一来，EV组装的自由度将有所提高，有望应用于跑车等更多车型。”
全固态电池似乎是一种梦寐以求的技术，但究竟什么是全固态呢？
目前，广泛应用于汽车和智能手机等领域的锂电池包括正极材料和负极材料，在正极材料和负极材料之间还夹着一种叫做隔膜的材料，此外整个电池内部都浸没在液体电解质中，通过离子在正极和负极之间移动来发电。
将这种液体电解质完全转换为固体后的电池称为全固态电池；使用兼具液体和固体两者特性的电解质的电池被称为半固态电池。
在使用液体电解质的锂离子电池的情况下，如果电池内部故障导致温度升高，则存在电解质起火并燃烧的风险。部分EV用和飞机用电池，以及将非原装电池安装到智能手机后发生起火的事故大多出于该原因。此外，如果使用温度过低，液体电解质可能会冻结，而如果温度过高，性能又可能会下降。
关于劣化，近年来的锂离子电池伴随充放电次数增加所导致的劣化已经得到了明显改善，但在闲置状态下的保存劣化方面仍有改善的空间。
全固态电池克服了锂离子电池的这些缺点，然而日产指出，全固态电池并不是简单地用固体电解质代替目前的液体电解质。例如，关于正负极材料的种类，固体电解质的可组合数量远远大于液体电解质。发现并筛选这些组合需要大量的工作，首先需要通过人工智能（AI）进行分类，再通过机器学习来缩小范围，最后由人类仔细检查并通过实验验证。此外，因固体之间直接接触而产生的新课题也很多，例如提高正负极材料与固体电解质在均匀压力下相接触的精度。
为解决这些问题，日产在美国西海岸硅谷的开发基地正在与美国国家航空航天局（NASA），以及加州大学圣地亚哥分校开展合作，共同研究全固态电池相关基础技术。
另一方面，日产综合研究所所长兼常务执行董事土井三浩表示：“日产正在推进研发硫化物类固体电解质，当这种电解质中含有水时会产生（有害的）硫化氢。我们公司已经在如何抑制这种情况的研究上取得了成果，未来将继续进行研发”，并承诺将进一步提高安全性。
在日产力争早日实现全固态电池量产的同时，日本政府于2021年11月在产学官研讨会上总结了《蓄电池行业的现状与问题》。其中提到全固态电池，并将其作为“面向2050年的下一代产品”予以重视；同时明确指出，与欧洲、中国、韩国和美国等相比，“日本缺乏电池产业政策的国家战略”；此外还强调，日本不仅要支持对全固态电池的技术开发，还需要通过提高液体电解质锂电池的性价比来增强与其他国家的产业竞争力。
毫无疑问，在2020年代早中期，包括日产在内，全固态锂离子电池的全面量产等新电池的开发活动将在全球范围内蓬勃展开。
翻译：王宁愿
审校：贾陆叶
李 涵
统稿：李淑珊
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