內燃機沒前途 火花塞廠商NGK轉投固態電池

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內燃發動機的發展已超過百年,但也許在未來幾十年將逐漸退出歷史舞臺,再加上越來越嚴格的排放法規的約束,使得車企不得不開發出更多的電動車產品。

面對傳統內燃發動機逐漸讓位于電動車產品,作為全球最大火花塞制造商之一的日本特殊陶業公司(NGK)也將關注點轉向電池方面。

利用火花塞陶瓷技術方面的專業知識,逐步擴展到傳感器、半導體和其他主要用于汽車的產品

NGK選擇了固態電池作為公司未來發展的重點,認為這種電池會在即將到來的電動車時代成為至關重要的配件。

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方面的專業知識,公司業務逐步擴展到傳感器、半導體和其他主要用于汽車的產品。 ? NGK火花塞被多個F1車隊使用,包括法拉利、邁凱倫、索伯和紅牛第二車隊;2007年至2011年,NGK是印地系列賽事的獨家火花塞供應商。 ? 除了火花塞、預熱塞及相關產品,公司以生物陶瓷為主的產品也已經應用到醫療、環境及能源等多個領域當中。

“從傳統內燃機汽車到電動車的轉變是不可避免的,這最終會使我們的火花塞和氧氣感知器業務面臨被淘汰的命運,但我們有著先進的陶瓷技術,因此決定發展固態電池業務。”NGK技術開發本部部長小島多喜男說道。 ? 事實上,NGK在2010年就意識到火花塞業務會面臨衰退,正是在那一年,日產推出了純電動車聆風,大洋彼岸的美國,特斯拉也推出了第一款量產電動車Roadster。 ? NGK之所以選擇固態電池作為發展方向,是因為公司的專業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。 ? 那么,陶瓷技術是如何與固態電池聯系起來的? ? 豐田正在開發的固態電池使用的是含硫化的固體電解質,這種電解質導電性好,也相對靈活,但在潮濕環境下會釋放有毒的硫化氫。

NGK則使用陶瓷,并采用一種不同的、基于氧化物的化學技術,這種陶瓷在極端溫度下非常穩定,但也有導電性較低和易碎、難加工的劣勢。 ? 目前,同樣是來自于日本的TDK公司已經開發出小型全陶瓷固態電池,并應用到像個人健康監控器這樣的可穿戴設備上,村田制作所(Murata)也正在開發類似的產品。 ? 與上述企業不同,NGK的目標更大,將重點放在可以應用到汽車上的產品。但陶瓷固態電池因需要使用積層技術,意味著電池體積越大,在制造上的難度也越大。

NGK研發固態電池已有5年時間,并已經開發出比TDK更大的電池,研發團隊表示正在努力提高電池的能量密度,目標是在2020年左右達到鋰離子電池的性能水平,在這之后,還將繼續開發更輕、價格更有競爭力的電池產品。

業內專家預計,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)的數據顯示,這一數字在2016年剛剛超過1%。 ? 與液態鋰電池相比,界面阻抗過大以及實現快速充電比較難是固態電池的缺點,成本過高則是阻礙其商業化的關鍵因素。

“由于無法讓電池的每一個指標都達到最優秀水平,一些車企和電池生產商可能對導電性能比氧化穩定性更感興趣,所以說,最終的電池產品是妥協后的產物。”伊利諾斯州儲能科學阿貢中心主任、電池專家溫克特?斯里尼瓦森(Venkat Srinivasan)說道。

貼士:固態電池的原理與液態鋰電池相同,但其電解質為固態,不僅如此,固態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,不僅節約了成本,還能有效減輕重量。 ? 固態電池的優勢還在于循環性能強,提升了電池使用壽命,安全性也更高,發生交通事故時不易爆炸或起火。 ? 不僅是NGK,其他車企與零部件制造商也在加緊調整自己的產品組合。

目前,豐田正在大力研發固態電池,并計劃于2020年初期實現該電池的商業化運營;寶馬正在研發的固態電池的量產時間或為2026年;大眾則入股美國QuantumScape公司,共同研發新型固態鋰電池。 ? 日本電裝公司與豐田、馬自達展開合作開發電動車,愛信精機則在研發混合動力傳動系統以及電動四驅裝置。

在美國,博格沃納已經將業務擴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投資了開發固態電池的Solid Power公司。

以吸塵器聞名的英國戴森公司也計劃2020年開始制造電動車,并收購了研究固態鋰電池技術的Sakti3,通用曾投資過此公司。 ? 跑車品牌菲斯克(Fisker)已經申請了柔性超高能量密度固態電池技術專利,有望在2023年開始大規模生產。

德國大陸集團正在考慮加大對固態電池技術的投資,以此來加強自身在亞洲及美國地區的競爭力。

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