NGK/NTK火花塞制造商将改变电动汽车时代
面对汽油发动机的最终消亡,世界上最大的火花塞制造商正将其重点转向其认为在即将到来的电动车时代至关重要的组件:下一代全固态电池。
日本NGK火花塞公司多年来利用其在火花塞陶瓷技术方面的专业技术,扩展到传感器,半导体和其他主要用于汽车的产品。
现在,它看到了固态电池的未来,专家认为这种电池将比目前用于电池电动车(EV)的锂离子电池更安全和更强大。
在主导150年之后,内燃机在未来几十年将面临终结,因为全球排放法规日益严格迫使汽车制造商开发更多的电动汽车。
“我们意识到,行业在某种程度上将不可避免地从内燃机转向电池电动汽车,最终这可能会使我们的火花塞和氧传感器企业过时,”高级工程和研发总经理Takio Kojima在NGK Spark Plug公司接受采访时告诉路透社。
“我们的专长是先进的陶瓷,所以我们决定追求全固态电池。”
Kojima表示,NGK Spark Plug成立于1936年,总部位于日本名古屋的汽车制造中心,NGK Spark Plug的主要业务面临淘汰的现实。
那年是日产汽车公司推出了第一款量产的聆风全电池电动车,特斯拉公司推出了第一辆量产车Roadster。
其他全球零部件供应商也在争相调整其产品组合。
在日本,电装公司(Denso Corp)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,而变速器制造商爱信精机公司(Aisin Seiki Co .)正在开发混合动力传动系统和特定于电动汽车的四轮驱动装置。
在美国,动力总成产品制造商博格华纳(Borg Warner)已经扩展到混合动力和电动汽车零部件,包括电动汽车变速器和驱动模块。
据国际能源机构的数据显示,到2030年,插电式混合动力汽车和全电池电动车的销量将占全球汽车销量的26%,而去年仅为1%。
走得更远
电动汽车使用量的增长将要求更长寿命电池的制造能力急剧增加,这种电池比传统的锂离子电池更强大,更轻,可以更快地充电。
NGK Spark Plug与丰田等公司合作开发所有固态汽车电池,与传统锂离子电池相比,通过用固体导电材料替代液态或凝胶状电解液,可提供更高的容量和更好的安全性。
丰田公司正在开发一种以硫化物为基础的固态电解质的电池,这种电解质具有较高的导电性,并且相对灵活,但在暴露于水分时可以释放有毒的硫化氢。
NGK使用的是一种不同的技术,它使用的是一种以氧化物为基础的化学物质,这种化学物质在极端温度下非常稳定,但电导率却较低。此外,脆性陶瓷也很难加工。
日本的TDK公司已经开发出小型,陶瓷,全固态电池,主要用于个人健康监测器等可穿戴设备,而Murata制造公司正在开发类似的产品。
NGK火花塞有更大的计划,开发汽车所需的更大的格式。
NGK Spark Plug的固态电池组研发团队成员Hideaki Hikosaka表示:“相对来说,小尺寸的产品比较容易操作,但当你的尺寸增大时,很难把每层都组装起来,因为很难让每层都保持相同的厚度。”
该公司已经花费了五年的时间开发出一种固体氧化物基电解质,该电解质包含一种额外的材料,使其类似于硫化物基电解质。
这使得电解液更容易加工成更大、更薄的压缩层,使其更容易与阳极和阴极堆叠。
Hikosaka表示:“这是因为我们能够利用压缩(而不是烧结)来处理多层的材料,从而制造出更大的、以氧化物为基础的电池。”同时,它不会释放像硫化物那样的气体。
因此,该公司开发了一种10厘米×10厘米的电池袋电池,比TDK开发的4.5毫米×3.2毫米电池大得多。
NGK拒绝就其氧化物化合物的材料和电池的性能发表言论
Hikosaka说,他的团队正在努力提高电池的能量密度,使其能够在2020年左右与锂离子电池的性能相匹配,并在2020年开发更强大,更轻,更有竞争力的电池。
电池专家认为,在2020年生产价格合理的全固态电池也是丰田公司的共同目标,因为实现许多性能特征之间的良好平衡的挑战是雄心勃勃的。
一旦他们进入市场,一些专家认为基于氧化物,硫化物和其他化学品的电池之间的竞争可能会升温,因为生产商将竞相提供不同规格的电池。
“一些汽车制造商和电池制造商可能对电导率比氧化稳定性更感兴趣,例如……”电池就是一种妥协,你不会达到每个标准。