現(xiàn)在，從智能手機到無人機再到電動汽車，均可采用鋰離子電池提供能源。據(jù)日本市場研究機構(gòu)富士經(jīng)濟（Fuji Keizai）預(yù)計，今年全球新一代電池市場市值將達42億日元（約合2.77億元人民幣），到2035年將達2.7萬億日元（約合1779.75億元人民幣）。
可充電電池一直是日本企業(yè)的一大強項，但近年來，該行業(yè)遇到了強大的中國和韓國競爭對手。比如，中國的寧德時代、日本的松下、韓國的LG化學(xué)分別位列汽車電池制造商前三名，而且LG化學(xué)還是歐洲汽車制造商的主要電池供應(yīng)商。在此背景下，日本很多電池初創(chuàng)公司也涌現(xiàn)出來，致力于打造高性能電池組，與主要的電池制造商爭奪市場份額。
3Dom——能量是鋰離子電池兩倍的鋰金屬電池
3Dom是2014年從東京都立大學(xué)（Tokyo Metropolitan University）中衍生出來的電池初創(chuàng)公司。該公司原先只有一個人——東京都立大學(xué)的Kiyoshi Kanamura教授，他也是該公司的工程師。但之后，在新業(yè)務(wù)的吸引下，松下等大型家電公司和汽車制造商的工程師都聚集到Kiyoshi Kanamura教授的麾下?，F(xiàn)在，3Dom已經(jīng)有大約70名工程師，一半都是過去一年中新加入的。
3Dom的目標(biāo)是在2022年將其鋰金屬電池實現(xiàn)商業(yè)化。該公司表示，其電池的能量是同等重量鋰離子電池的兩倍，而且其性能已經(jīng)得到驗證。此外，3Dom還表示，該電池可極大地增加電動汽車的續(xù)航里程。該家電池制造商希望有朝一日，其產(chǎn)品可為飛行汽車供電。
目前大多數(shù)鋰離子電池的負極采用碳材料，但3Dom采用的是鋰金屬，優(yōu)點在于可以很容易增加電池的儲能能力，但是容易短路和起火。
起火是由于不均勻化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致負極表面生長枝晶而引起，于是，該公司研發(fā)了一種分離裝置，以控制枝晶。該分離裝置有直徑達幾百納米（一納米是一米的十億分之一）的球形孔，而且球形孔排列非常整齊且大小均勻，可使離子均勻流動，也可實現(xiàn)均勻的化學(xué)反應(yīng)，從而限制了枝晶生長。該分離裝置還由一種高耐熱塑料——聚酰亞胺制成，即使在400攝氏度的高溫下也不會燃燒。
目前，3Dom正在美國西雅圖郊區(qū)生產(chǎn)鋰離子電池，并計劃明年在美國再建一家工廠，為新一代電池的生產(chǎn)做準(zhǔn)備。
Azul Energy——將含鐵黑色燃料作為催化劑提升金屬空氣電池性能
與此同時，總部位于日本仙臺市的初創(chuàng)公司Azul Energy關(guān)注的不是完整的電池，而是決定電池性能的材料。該公司由首席執(zhí)行官Koju Ito、首席科學(xué)技術(shù)官Hiroshi Yabu以及Hiroya Abe博士于2019年聯(lián)合創(chuàng)辦。
Hiroshi Yabu是日本東北大學(xué)（Tohoku University）材料科學(xué)副教授，幾年前受到學(xué)生一個評論的啟發(fā)，認為有可能用顏料作為電池催化劑，盡管現(xiàn)在幾乎沒有顏料被用作電池催化劑。
Yabu教授專注于研發(fā)一種金屬空氣電池，此種電池利用空氣中的氧氣作為正極的反應(yīng)材料，利用金屬作為負極的反應(yīng)材料。金屬空氣電池的儲電量和放電量是鋰離子電池的3倍到10倍，被認為是“終極電池。”
不過，金屬空氣電池只能輸出少量電流，因此，盡管這種電池具有優(yōu)異的充放電性能，但并不適用于電動汽車。目前，此類電池90%都應(yīng)用于助聽器。
當(dāng)Yabu教授利用一種含鐵黑色顏料作為催化劑取代傳統(tǒng)的錳催化劑時，電流一度可增加20%至30%。他的目標(biāo)是進一步提高電池的容量，以便可用于無人機。Azul公司計劃采用此種催化劑，與一家電池制造商合作研發(fā)一款金屬空氣電池。
此外，Azul還邀請了日本精密化學(xué)制造、膠片、存儲媒體和相機制造商富士膠片（Fujifilm）的工程師Koju Ito擔(dān)任該公司的總裁和創(chuàng)始成員。
AC Biode——比鋰離子電池續(xù)航長30%的AC電池
日本京都初創(chuàng)公司AC Biode成立于201年，專注于研發(fā)了采用交流電而不是直流電進行充放電的電池——AC電池。與外部的一個開關(guān)一起，該款電池能夠利用一個電池和一個開關(guān)制造出交流電，且不考慮電極的數(shù)量。該公司表示，與尺寸類似的鋰離子電池相比，此種電池的續(xù)航時間長30%。此外，該款電池可將逆變器和轉(zhuǎn)換器的數(shù)量降至最低，因而可降低電池器件的成本；電池的使用壽命可增加2倍，還可與現(xiàn)有的電池材料和電池生產(chǎn)線兼容；而且無論是何種鋰離子電池，鉛酸還是全固態(tài)電池，都可以實現(xiàn)；極具靈活性，可利用交流電應(yīng)用于現(xiàn)有的系統(tǒng)/基礎(chǔ)設(shè)施，也容易轉(zhuǎn)換為直流電。
2019年，該公司獲得了荷蘭公司InnoEnergy的資助，后者主要為創(chuàng)新能源研究項目提供資金援助。AC Biode表示，將于2021年中期，在無人機上首次試驗該款電池。
Connexx Systems——Shuttle Battery比同等大小鋰離子電池能量高4倍
總部位于日本京都府Seika縣的初創(chuàng)公司Connexx Systems于2011年8月24日成立，正在研發(fā)Shuttle Battery電池，可通過混合氫氣和氧氣發(fā)電。該電池是一種結(jié)合固體氧化物燃料電池（SOFC）與鐵-空氣電池的蓄電池。燃料電池需要提供氫，Shuttle Battery就利用鐵的氧化還原反應(yīng)來制造氫，提供給燃料電池。從理論上看，與同等大小的鋰離子電池相比，Shuttle Battery產(chǎn)生的能量要高出4倍。目前，該公司約有50名員工，希望能夠在2022年將該電池實現(xiàn)商業(yè)化。
由于主流電池制造商和汽車制造商之間保持著強大的聯(lián)系，初創(chuàng)公司要想打入汽車市場，其實并不容易。日本瑞穗實業(yè)銀行（Mizuho Bank）密切關(guān)注電池市場的高級研究員Tang Jin就表示：“要想在競爭中生存下來，此類初創(chuàng)公司需要與主要電池制造商和客戶合作，迅速擴大生產(chǎn)。” 例如，松下就在與日本汽車制造商豐田合作研發(fā)全固態(tài)電池，而且還與特斯拉一起運營電池工廠。