9月24日消息称丰田雷克萨斯宣布将在10月25日开幕的日本车展上展示一款纯电动概念车,该车型将于2026年正式量产,将是雷克萨斯下一代电动汽车的首款车型。
据称该车将配备丰田最新研发的新型锂离子电池,续航里程约800公里,可在20分钟内将电量从零充至80%。丰田还表示还有一种“高性能”固态电池一同提供,续航可达1000公里,该固态电池计划于2027年正式推出。

雷克萨斯概念车型预告图
今年7月丰田就曾表示已在电池技术上取得重大突破:可将电池的重量、体积和成本减半。丰田还表示已经开发出了提高电池耐久性的方法,相信可以制造出续航里程为1200公里的固态电池,充电时间为10分钟或更短。
另外,全球多家车企都在加大对固态电池的研发,日产汽车固态电池计划2025年实现量产;德国宝马将于2025年推出首款全固态电池原型车。
同样宣布新进展的还有国外的电池企业,例如美国QuantumScape公司(由大众、上汽、德国马牌等共同出资)宣布固态电池取得突破性进展,续航提升约80%,最长续航达近2000公里,快充时间大幅缩短,15分钟可充至80%电量。电池寿命也有显著提升,循环800次后依然保持80%以上的剩余容量,以此推算行驶里程或能超100万公里。
从目前液态锂电池技术来看,主流的磷酸铁锂电池能量密度在200Wh/kg以下,三元锂电池能量密度在200-300Wh/kg之间,现有的液态锂电池材料体系已逐步接近极限。

液态锂电池和固态锂电池的结构对比
但目前的能量密度还远不能满足更多方面的重大发展需求,限制了很多场景的应用,例如要提高无人机等装备的航速和航程,都需要大幅度提高电池的能量和功率密度。能量密度的突破必然要求材料体系的创新,很多车企都把目光投向了固态电池。
固态电池在能量密度、充放电性能、稳定性、循环寿命、安全性等方面都超过了传统锂电池。
首先,固态电池安全性好。安全性对于车企来讲,是比成本都要优先考虑的指标,因为安全是消费者购买汽车首要考虑的基本条件。
新闻媒体上报道的电动车自燃事故,跟液态锂电池电解液所采用的有机溶剂是存在较大联系的,而固态电池采用固态电解质,取代了液态锂电池的电解液和隔膜,从材料属性来说,固态电池是本征安全的材料体系,基本上消除了“热失控”现象,安全性显著提升。
其次,能量密度高。固态电池的能量密度可以达到目前三元锂电池能量密度的两倍甚至更高,这意味着续航里程也将翻倍,达到千公里以上的续航对于固态电池而言更加游刃有余。

宁德时代研发的麒麟电池能量密度在255Wh/kg左右,已经在各个方面向上不断挑战极限了。而固态电池的能量密度,目前普遍能达到300Wh/kg-400Wh/kg的区间,随着后续技术的改进和创新,在此基础之上依然还有较大提升空间。
第三,固态电池在充放电过程中不会产生“锂枝晶现象”,可以大大提升电池的循环使用次数,固态电池的循环充电次数超过1万次,而目前主流的锂电池普遍在3000次左右。

当然目前固态电池的缺点也很突出,由于采用固态电解质和电极,界面阻抗较大,电导率偏低,制造成本仍然较高。当前锂电池每度电的综合成本大概在700-1300元,而目前全固态电池的成本被认为是锂电池的4倍之多,相当于一度电的成本在3000元以上,这也是固态电池产业化面临的一大难题,因此很多企业将目光转向半固态电池。
目前国内的企业主要以固液混合(半固态)路线为主,同时储备全固态技术。像北汽商用车、东风E70、蔚来ET7、赛力斯-SERES-5、上汽智己等车型将首先搭载半固态电池,并有望今明年实现量产装车。
国内企业之所以优先落地固液混合的半固态电池的量产,除了上述的全固态电池技术仍然不成熟之外,另外一个重要的考量是,我国在液态锂电产业领域,已经在技术和产能方面全面领先,半固态电池对现有产业链冲击较小,采用小步快跑、快速迭代的策略可能更加适合我国现有的产业实际。
不过国内企业应该清醒认识到,无论这些技术指标是实验室层面还是量产前层面的技术性能数据,日韩欧美等国在全固态电池技术上的储备不容小觑,比如对于硫化物路线,日本企业至少在技术的基础研究上是有优势的,截止2022年3月,丰田在固态电池上的技术专利已经突破1300多项。如果我们全固态技术上被拉开较大差距,那么将来必然会遇到更多的技术专利的阻碍。因此,国内的产业界、研究机构应该重视全固态技术的基础研究,加大投入,为将来顺利实现技术转换做好充足的技术储备。
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