电动汽车电池的霸权之争（下）：日本的技术、欧洲的标准、美国的政策
译自：2月9日【日本】日经BP社
编译：电子贸促会 王喜文
正极材料掌控进化的关键
围绕规格的争论中心是安全性问题。锂电池还是一项发展中的技术，如今各个厂商还在摸索最佳方案。日本经济产业省为了避免“单元的形状与材料过早标准化，从而不利于自主研发，因此采用了不否定所有可能性的方针” 。现阶段，相对于以规格和标准化来确保市场上的优越性来说，主要还是优先进行技术研发。
锂电池相对于其它电池，在技术研发方面有很大的灵活性。在材料研发中，特别重要的是正极材料。正极材料将决定电池的输出等基本性能。
一般情况下，正极材料通常采用钴酸锂（LiCoO2）。与其他材料相比，钴酸的质量容易被控制、易于电池的制造。但钴是一种高价材料，在像电脑这样的小型设备中用量较少，因此可以通过控制总生产成本弥补较高的材料费用。
但是，在车用的情况下，钴的需要用量较多。因此，许多厂商都在研究将低价的锰、镍来当作正极材料资源使用。日本产业技术综合研究所蓄电设备研究组的辰巳国昭组长对正极材料的研发现状作了如下说明：
“使用镍的正极材料其容量较大、可以实现电池的小型化，但是，合成的时候难以确保质量稳定性，也就是工艺成本较高。锰易于合成，但是能源密度较差，特别是在高温下电池容量会减少。因此，我们正在研究将这两者混合起来，取长补短。减少钴含量而用镍来补充的复合材料、镍锰钴三元系正极材料等的研究也在不断发展中，部分研究成果已开始产业化。”
美国与中国通常选择橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料。磷酸铁作为电池正极材料的性能稍差。使用钴酸的普通正极材料的放电电压约为3.7V，而使用磷酸铁仅为3.0V左右。
手机使用中一般需要保持3.0V以上的放电电压，这一点磷酸铁难以达到。不过通过将电池串联成一组的方法就可以弥补较低的放电电压问题，但是对于小型设备来说，又面临放置空间问题。汽车与小型设备不同，汽车容易解决放置空间问题。另外，这一材料稳定性较高，热崩溃风险较小，安全方面的优越性较高。
美国A123系统公司研发的电钻等工具中所使用的锂电池就是将磷酸铁作为正极材料的。其电池被世界最大的动力工具厂商——美国百得公司所采用，备受瞩目。其后，A123在DOE（美国能源部）的扶持之下开始了车用电池的研发，如今正在与包括通用汽车等各种厂商一起，合作进行车用锂电池的研发。2009年10月，日本IHI的锂电池事业与A123签署了共同事业合同，也使得A123的影响力日益提升。
中国BYD（比亚迪）所生产的磷酸铁锂电池所占的市场份额也在不断扩大。该公司作为一个二次电池厂商已经成长为全球性企业，最近该公司开始了电动汽车的研发与生产，受到了世界的关注，甚至还吸引了著名投资家巴菲特的投资。在中国这一全球最大的汽车市场背景下，该公司的影响力不可小视。
新一代锂电池的研发
磷酸铁与其它正极材料相比，成本是最大的优势。随着电动汽车市场的不断扩大，在批量生产之后，锂电池的价格将会更加便宜。即便电池的性能不佳，但因为便宜，多装载几个电池也就可以了。不过，在装载电池的数量增加后，车身的重量也会增加，用电量随之增加，这将需要越来越多的电池。
但是，相对于价格来说，日本厂商更追求性能。他们一边在正极材料中使用镍、锰，一边则根据未来趋势，推进研发。
为日产“Leaf”生产锂电池的Automotive Energy Supply（AESC）是日产与NEC、NEC东金成立的合资公司，他们将锰系材料作为正极材料。NEC研发的叠层电池并不是使用任何正极材料都好用，只有与锰系的正极材料组装才能发挥作用。可以说，目前日产一边积累使用锰系正极材料叠层电池的经验，一边并行推进未来技术的研发。
此外，日本汤浅公司的电动汽车采用了锰系正极材料，三洋电机则采用了三元系正极材料。也有厂商考虑采用磷酸铁，不过日本国内的厂商还是以锰系与三元系为主流。
日本产业技术综合研究所正在推进新的电极材料研发以及锂电池节资源化、低成本化等相关研究。
田中化学研究所是一个知名的正极材料研发机构。2009年8月日本产业技术综合研究所与其共同研发了新的无钴正极材料。该正极材料不管含有多少铁，放电电压均为3.5～3.7V，与使用钴酸的情况下性能接近。使用的材料按照原材料（氧化物）价格换算的话，铁是钴的1/10、锰是钴的1/8、钛是钴的1/4，与钴酸电池相比能够大幅削减原材料费用。
“摸索各种可能性的时候，并未发现性价比更高的正极材料。因此一直寄期望于在正极使用空气极的锂空气电池以及使用硫化物固体电解质等类型的电池。不管采用哪一种，未来二次电池的主流仍然是使用锂离子的电池”（日本产业技术综合研究所蓄电设备研究组辰巳组长）。
日本经济产业省在2006年的时候，曾规划特殊用途的通勤型电动汽车于2010年上路，但是三菱汽车的“i-MiEV”在2009年就上市了。“插入式混合动力车普锐斯”预计将于2015年前后应用，不过2009年12月丰田就开始面向政府与企业提供“插入式混合动力车普锐斯”的租赁业务。据称该款车型将于两年后开始商业销售。可见，汽车的电动化正在以超乎预想的速度发展。
此前，日本经济产业省曾经描绘了一个路线图，该路线图显示，到电动汽车真正开始普及的2030年时，也会诞生创新型电池。与2006年的电池相比，性能将提升7倍，而成本则将降低为原来的1/40。
行动计划图（出处：日本经济产业省“新一代车用电池未来规划”）
那时，谁会笑到最后呢？是发明锂电池并以技术见长的日本，是与欧洲各国盟友结盟快速推进标准化的德国，是国家扶持民间企业进行电池研发的美国，还是大量销售低价电池占领市场的中国？
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