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为EV换挡提供支撑,NGK火花塞点燃了所有固态电池的需求

日本名古屋-面对最终将要淘汰的汽油发动机,这家全球最大的火花塞制造商正在将重点转向其认为对未来电动汽车同样重要的部件-下一代全固态状态电池。

日本的NGK火花塞公司多年来一直利用其在火花塞中使用的陶瓷技术的专业知识,扩展到传感器,半导体和其他主要用于汽车的产品。

现在,它看到了所有固态电池的未来,专家们认为,这将比目前用于电动汽车(EV)的锂离子电池更安全,功能更强大。

在主导运输业150年之后,随着越来越严格的全球排放法规迫使汽车制造商开发更多的电动汽车,内燃机在未来几十年里将面临道路的尽头。

“我们意识到该行业不可避免地会从内燃机转向电池电动汽车,最终这将使我们的火花塞和氧气传感器业务过时,”工程与研发高级总经理Takio Kojima NGK的Spark Plug在接受采访时告诉路透社。

“我们的专长是高级陶瓷,因此我们决定寻求所有固态电池。”

小岛说,NGK火花塞公司成立于1936年,总部位于日本名古屋的汽车制造中心地带,意识到其主要业务将面临淘汰,这是在2010年左右。

那年,日产汽车公司推出了Leaf,这是第一款量产的全电池电动汽车,就在特斯拉公司推出第一款量产的跑车Roadster之后。

其他全球零件供应商也争相改革其产品组合。

在日本,电装公司与丰田汽车公司和马自达汽车公司合作开发电池电动汽车,而变速箱制造商爱信精机公司则在开发混合动力变速箱系统和电动汽车专用的四轮驱动单元。

在美国,动力总成产品制造商BorgWarner Inc.已扩展到混合动力和电动汽车零件,包括电动汽车的变速器和驱动模块。

行业专家预计,到2030年,插电式混合动力汽油电动汽车和全电池电动汽车将占全球汽车销量的26%,而去年仅为1%。

变大

电动汽车使用量的增加将要求长寿命电池的生产能力急剧增加,与传统的锂离子电池相比,长寿命的电池更强大,更轻并且可以更快地充电。

NGK火花塞与丰田公司和其他公司一起开发所有固态汽车电池,与传统的锂离子电池相比,它们用固态导电材料代替液体或凝胶状电解质,具有更大的容量和更好的安全性。

丰田公司正在开发使用基于硫化物的固体电解质的电池,该电解质具有高导电性且相对柔韧性,但暴露于湿气中会释放出有毒的硫化氢。

NGK火花塞采用一种基于氧化物的化学技术,该技术使用陶瓷,该陶瓷在极端温度下具有很高的稳定性,但导电性却较低。另外,脆性陶瓷可能难以加工。

日本的TDK公司已经开发出了小的陶瓷全固态电池,主要用于个人健身监视器等可穿戴设备中,而村田制作所(Murata Manufacturing Co.)正在开发类似产品。

但是NGK火花塞有更大的计划,开发汽车所需的更大格式。

NGK Spark成员Hideaka Hikosaka表示:“以较小的尺寸进行加工相对容易,但是,如果采用较大的尺寸,则很难将每一层组装在一起,因为很难使每一层具有相同的厚度。”塞的固态电池研发团队。

易于堆叠

该公司在过去五年中一直在开发一种固态的,基于氧化物的电解质,该电解质结合了其他材料,使其类似于基于硫化物的电解质。

这使电解质更易于加工成较大的,被压缩的薄层,从而使其更易于与阳极和阴极堆叠。

“由于添加了这种材料,我们能够使用压缩(而不是烧结)来处理层,以制造更大的基于氧化物的电池。同时,它不会像硫化物那样释放任何气体。

结果,该公司开发了一个10厘米乘10厘米的电池袋式电池,比TDK开发的4.5毫米乘3.2毫米的电池大得多。

NGK火花塞拒绝评论其氧化物混合物中使用的材料及其电池的功能。

更高的密度

Hikosaka说,他的团队正在努力提高电池的能量密度,以使其在2020年左右达到锂离子电池的性能,并“在2020年代”开发出功能更强大,重量更轻且价格更具竞争力的电池。

电池专家认为,鉴于要在众多性能特征之间实现良好平衡的挑战,在2020年代生产负担得起的全固态电池是一项雄心勃勃的目标。

一旦进入市场,一些专家认为,随着生产商争相提供各种规格的电池,基于氧化物,硫化物和其他化学物质的电池之间的竞争可能会加剧。

“如果这些化学物质能够与锂离子竞争并赢得竞争,并且我们看到向全固态转变,我们可能会看到它们所用材料的多样化,就像锂离子电池一样,”该公司总监Venkat Srinivasan说道。伊利诺伊州Argonne储能科学合作中心。

“一些汽车制造商和电池制造商可能对导电性比对氧化稳定性更感兴趣,例如...电池都是折衷方案。您“不会达到所有指标”。

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