開發電池，航向未來

巴斯夫日本尼崎電池材料實驗室的研究人員目前正在研發創新材料，以期改善鋰電池的性能，增加電動汽車的行駛里程。

週一早上9點，有機化學家關根真樹（Masaki Sekine）博士坐在電腦前閱讀來自巴斯夫德國總部及其他全球電池材料研發網路的同事的電子郵件。關根供職於這個研發網路的最新分部，也就是在2014年初落成啟用的位於日本尼崎市的電池材料實驗室。關根希望收到同事們關於他所發起的「前所未有全新分子」的工作意見回饋。關根所在團隊負責合成用作電解液添加劑的新型物質，電解液是一種化學介質，使得鋰離子在電池的正極（陰極）和負極（陽極）之間流動。新型添加劑可以影響電池內部的電化學反應，從而改變電池性能。

關根製備的添加劑種類具體取決於客戶希望加強電池的哪方面性能。該實驗室的客戶包括許多日本的鋰電池製造商，他們正在研發搭載於電動汽車的新型電池，並尋求改進鋰電池的各種性能，例如提高能量密度，提升高溫穩定性，或者增進迴圈性能，即電池的充放電次數。為製備新的添加劑，關根使用了一種有機合成工藝。添加劑的合成是在溶劑中進行的。該溶劑必須在發生反應完成後分離出去。

關根表示：「添加劑提純是上述製程的難點，很多時候，結果並不如人意。在多數情況下，單次提純難以滿足電池添加劑的對純度的嚴格要求。即使是微量的雜質也會導致反應不受控制，進而嚴重損壞電池性能——例如增加電池不工作時也存在自放電的風險。」在一個全球網路中工作更具啟發，也有助於更快獲得解決方案。關根說：「我曾在合成方面遇到過困境。，理論上有若干合成路線可用，但對我而言卻行不通。那時德國的一名同事聯繫我，建議採用備選的催化路線，後被證明更加有效。」類似的回饋和開放協作起到了關鍵作用。因此，關根的下一步工作是和實驗室的電化學測試小組討論他的成果。

不停測試

韓貞姬博士是測試小組的一名成員。她來自中國延吉，於2013年加入團隊，協助開發電解液配方，並為使用下一代負極材料的電池進行電化學測試。作為工作的一部分，她需要對最新合成的添加劑進行測試。

她將新的添加劑帶到電池組裝室，穿上工作服、戴上防護手套和護目鏡之後，將添加劑加入配好的基礎電解液內，然後將溶液注入測試電池中。透過這項測試，她可以檢驗電池的電化學特性。電池性能隨使用或放置時間增加而衰減。電池的性能、使用和循環壽命等各方面都需要測試。為對電池的循環壽命進行測試，需要將電池放置於循環測試儀中，在為期數週或數月的時間內重複進行充放電。韓博士跟合成小組的同事討論她的測試所得。她說：「因為我們比較瞭解電池的化學相互作用，我們能告知負責合成的同事添加劑的哪些部分能正常工作而哪些不能，以及如何優化和重新設計分子結構。」

滿足不同需求

實驗室進行的大量工作是為滿足不同客戶需求量身打造的。而這正是杉山拓（Hiromu Sugiyama）大顯身手的地方。他是負責正極材料開發的資深研究員，直接面對客戶説明他們實現性能目標。他的工作包括檢查正極材料的測試資料，以確保過渡金屬物能滿足預定的性能目標，以及檢驗材料的細微性和形貌是否有助或妨礙實現性能目標。

杉山於2014年加入現在的團隊，他解釋：「我們必須考慮正極材料如何跟其它電池組件相互作用，因此我們跟其他研發團隊密切合作，進行各種測試和分析。」

「我們在陰極和電解液材料研發方面的專長，以及團隊合作能力讓我們獲得差異化優勢。」

Martin Schulz-Dobrick博士，日本尼崎電池材料實驗室負責人

同一屋簷下

「尼崎實驗室在許多方面很特別。」尼崎實驗室負責人Martin Schulz-Dobrick博士說：「它是巴斯夫在亞太區首次將正極材料、電極和電解液材料以及應用技術開發融為一體的設施。我們不僅從零開始對這些材料進行基礎研究，還協助客戶進行電池原型設計。」聯合開發電解液配方就是其中一項為滿足客戶特定需求而進行的工作。這位實驗室負責人說：「我們與客戶合作設計製造測試用電池，令我們能在接近客戶實際應用需求的條件下對材料進行測試，從而能夠加快整個研發過程。」

重要的是，這個實驗室將不同研究領域的人員集合到同一個屋簷下。「這是我們實驗室的一個顯著優勢。」，2013年被從德國總部派往日本的Schulz-Dobrick說：「我們在正極材料和電解液材料研發方面的專長，以及團隊合作能力讓我們獲得相對於其他材料供應商的差異化優勢，其他供應商通常只具備向電池製造商提供電解液或正極材料的單一能力。而我們則兩者兼備。」

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