（图片来源：AC Biode）

 

       现在，从智能手机到无人机再到电动汽车，均可采用锂离子电池提供能源。据日本市场研究机构富士经济（Fuji Keizai）预计，今年全球新一代电池市场市值将达42亿日元（约合2.77亿元人民币），到2035年将达2.7万亿日元（约合1779.75亿元人民币）。

 

       可充电电池一直是日本企业的一大强项，但近年来，该行业遇到了强大的中国和韩国竞争对手。比如，中国的宁德时代、日本的松下、韩国的LG化学分别位列汽车电池制造商前三名，而且LG化学还是欧洲汽车制造商的主要电池供应商。在此背景下，日本很多电池初创公司也涌现出来，致力于打造高性能电池组，与主要的电池制造商争夺市场份额。

 

       3Dom——能量是锂离子电池两倍的锂金属电池

（图片来源：3Dom）

 

       3Dom是2014年从东京都立大学（Tokyo Metropolitan University）中衍生出来的电池初创公司。该公司原先只有一个人——东京都立大学的Kiyoshi Kanamura教授，他也是该公司的工程师。但之后，在新业务的吸引下，松下等大型家电公司和汽车制造商的工程师都聚集到Kiyoshi Kanamura教授的麾下。现在，3Dom已经有大约70名工程师，一半都是过去一年中新加入的。

 

       3Dom的目标是在2022年将其锂金属电池实现商业化。该公司表示，其电池的能量是同等重量锂离子电池的两倍，而且其性能已经得到验证。此外，3Dom还表示，该电池可极大地增加电动汽车的续航里程。该家电池制造商希望有朝一日，其产品可为飞行汽车供电。

 

       目前大多数锂离子电池的负极采用碳材料，但3Dom采用的是锂金属，优点在于可以很容易增加电池的储能能力，但是容易短路和起火。

 

       起火是由于不均匀化学反应导致负极表面生长枝晶而引起，于是，该公司研发了一种分离装置，以控制枝晶。该分离装置有直径达几百纳米（一纳米是一米的十亿分之一）的球形孔，而且球形孔排列非常整齐且大小均匀，可使离子均匀流动，也可实现均匀的化学反应，从而限制了枝晶生长。该分离装置还由一种高耐热塑料——聚酰亚胺制成，即使在400摄氏度的高温下也不会燃烧。

 

       目前，3Dom正在美国西雅图郊区生产锂离子电池，并计划明年在美国再建一家工厂，为新一代电池的生产做准备。

 

       Azul Energy——将含铁黑色燃料作为催化剂提升金属空气电池性能

（图片来源： Azul Energy ）

 

       与此同时，总部位于日本仙台市的初创公司Azul Energy关注的不是完整的电池，而是决定电池性能的材料。该公司由首席执行官Koju Ito、首席科学技术官Hiroshi Yabu以及Hiroya Abe博士于2019年联合创办。

 

       Hiroshi Yabu是日本东北大学（Tohoku University）材料科学副教授，几年前受到学生一个评论的启发，认为有可能用颜料作为电池催化剂，尽管现在几乎没有颜料被用作电池催化剂。

 

       Yabu教授专注于研发一种金属空气电池，此种电池利用空气中的氧气作为正极的反应材料，利用金属作为负极的反应材料。金属空气电池的储电量和放电量是锂离子电池的3倍到10倍，被认为是“终极电池。”

 

       不过，金属空气电池只能输出少量电流，因此，尽管这种电池具有优异的充放电性能，但并不适用于电动汽车。目前，此类电池90%都应用于助听器。

 

       当Yabu教授利用一种含铁黑色颜料作为催化剂取代传统的锰催化剂时，电流一度可增加20%至30%。他的目标是进一步提高电池的容量，以便可用于无人机。Azul公司计划采用此种催化剂，与一家电池制造商合作研发一款金属空气电池。

 

       此外，Azul还邀请了日本精密化学制造、胶片、存储媒体和相机制造商富士胶片（Fujifilm）的工程师Koju Ito担任该公司的总裁和创始成员。

 

       AC Biode——比锂离子电池续航长30%的AC电池

（图片来源：AC Biode）

 

       日本京都初创公司AC Biode成立于201年，专注于研发了采用交流电而不是直流电进行充放电的电池——AC电池。与外部的一个开关一起，该款电池能够利用一个电池和一个开关制造出交流电，且不考虑电极的数量。该公司表示，与尺寸类似的锂离子电池相比，此种电池的续航时间长30%。此外，该款电池可将逆变器和转换器的数量降至最低，因而可降低电池器件的成本；电池的使用寿命可增加2倍，还可与现有的电池材料和电池生产线兼容；而且无论是何种锂离子电池，铅酸还是全固态电池，都可以实现；极具灵活性，可利用交流电应用于现有的系统/基础设施，也容易转换为直流电。

 

       2019年，该公司获得了荷兰公司InnoEnergy的资助，后者主要为创新能源研究项目提供资金援助。AC Biode表示，将于2021年中期，在无人机上首次试验该款电池。

 

       Connexx Systems——Shuttle Battery比同等大小锂离子电池能量高4倍

（图片来源： Connexx Systems ）

 

       总部位于日本京都府Seika县的初创公司Connexx Systems于2011年8月24日成立，正在研发Shuttle Battery电池，可通过混合氢气和氧气发电。该电池是一种结合固体氧化物燃料电池（SOFC）与铁-空气电池的蓄电池。燃料电池需要提供氢，Shuttle Battery就利用铁的氧化还原反应来制造氢，提供给燃料电池。从理论上看，与同等大小的锂离子电池相比，Shuttle Battery产生的能量要高出4倍。目前，该公司约有50名员工，希望能够在2022年将该电池实现商业化。

 

       由于主流电池制造商和汽车制造商之间保持着强大的联系，初创公司要想打入汽车市场，其实并不容易。日本瑞穗实业银行（Mizuho Bank）密切关注电池市场的高级研究员Tang Jin就表示：“要想在竞争中生存下来，此类初创公司需要与主要电池制造商和客户合作，迅速扩大生产。” 例如，松下就在与日本汽车制造商丰田合作研发全固态电池，而且还与特斯拉一起运营电池工厂。