大数跨境
首页
>
2027年量产固态电池，会是丰田电动车的「银子弹」吗？ | PowerOn焦点
>

2027年量产固态电池，会是丰田电动车的「银子弹」吗？ | PowerOn焦点

2027年量产固态电池，会是丰田电动车的「银子弹」吗？ | PowerOn焦点 36氪汽车
2023-06-20
1
导读：这次是来势汹汹，还是信誓旦旦？
         文 | 韩永昌
编辑 | 李勤
封面来源 | IC photo


近日，电动化转型“落后”的丰田汽车给自己制定了一个激进的目标：到2026年纯电车销量提升至每年150万辆，到2030年提升到350万辆。
这是一个极具挑战性的任务，2022年丰田的纯电动车仅销售了2.4万辆，而已经倒闭的威马在同期的销量为2.9万辆。
丰田的底气主要来自于固态电池的进展，其CTO中岛裕树称，公司已经找到了更好的材料，能够在2027或2028年实现该技术的商业化，向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车。
拒绝 All in 电动的丰田，早在2012年便开始 All in 全固态电池技术，如今终于开始显露锋芒。
固态电池作为锂电池的“终极技术”，动力电池企业与车企都寄希望于在下一代产品上抢占先机，成为或者掌控“未来的宁德时代”。
固态电池是的理论能量密度上限是500Wh/kg，可以做到轻松6C充放电，电池刺穿不起火，低温能量不跳水，循环寿命过万次。
因此，固态电池规模量产的难度并不亚于无人驾驶大范围应用。虽然前路漫漫，但技术路线押注已经刻不容缓。
#01
固态电池技术分野


相对于正极材料而言，负极材料的变革对电池的影响更加深远。1991年索尼利用石墨作为负极实现了锂离子电池商业化，石墨负极一直沿用至今。
以目前科学界探知到的负极材料来看，由石墨走向硅负极，再到锂金属负极是一个渐进性的技术路线，锂金属负极的理论能量密度是石墨负极的十倍。
但锂金属负极有一个致命缺陷，会不受控制的形成枝晶，就如同在负极上长出“树枝”一般，刺穿隔膜造成短路，进而导致电池起火。
为了解决这一问题，不怕刺穿的固态电池应运而生。
顾名思义，固态电池使用的是固态电解质，其技术路线可分为三种：氧化物、聚合物与硫化物。国内固态电池企业如北京卫蓝、清陶能源等主推氧化物路线，欧洲是聚合物的代表，日韩企业如丰田、三星SDI则押注硫化物。
三种技术路线都有致命弱点，氧化物电解质的锂离子电导率比液态的还要低；聚合物需要加热到60℃才能正常工作，但超过200℃又会发生燃烧，很难符合动力电池的安全性要求；硫化物的热稳定性很差，需要特殊工艺处理，制备硫化物的过程也很容易产生有毒气体，解决起来会增加成本。
理想的固态电解质材料需要与液态电解质的锂离子电导率相当，具有良好的电化学稳定性，同时制造成本偏低，容易规模量产。综合来看，硫化物最为合适，性能天花板最高，同时难度也最大。
丰田在硫化物路线上义无反顾，固态电池相关专利已经超过1000件，位居全球第一。排名第二的松下专利数不到丰田的一半。
丰田的固态电池项目5年为一期，参加过该项目的人在全球范围内都炙手可热。据36氪PowerOn了解，2018年有过该项目经验的某固态电池公司合伙人刚回国，便收到了宁德时代抛来的橄榄枝，意欲以其为核心组建固态电池团队。
执意硫化物全固态电池的丰田进展十分缓慢。国内企业摸清了全固态电池的量产难度后，纷纷在商业化上选择了的折中方案——半固态。
赣锋锂电与东风汽车在2021年合作开发了50辆搭载了半固态电池的东风风神E70；清陶能源也官宣公司半固态电池将在今年应用于上汽自主品牌新款车型；进展最快的北京卫蓝已经与蔚来深度绑定，今年三季度全新ES6车型将搭载卫蓝的150度半固态电池包。
但半固态电池在技术上也未完全成熟。据36氪PowerOn了解，截至2022年末北京卫蓝的生产良率仍不足50%，没有达到蔚来的要求标准，而限制良率的关键环节便是卫蓝半固态电池的核心工艺——原位固化。
半固态电池的难度尚且如此，丰田的全固态电池能如期量产吗？
#02
量产全固态电池的难度


丰田在新技术推进上向来踌躇，以至于股东们认为在公司已经在新能源赛道上远落后于竞争对手。如此谨慎的丰田竟然能高调的宣布了“27\28年量产全固态电池”，不免带给了汽车行业带来了一丝缥缈的希望。
支持者们普遍认为丰田只有在技术上取得突破才会如此坚定，但因为没有披露过多的技术细节，似乎只能用“丰田做事靠谱”来推测，其按时量产全固态电池的概率较大。
反对者们的观点则更能站住脚。
丰田想要量产全固态电池要迈过三道天堑：稳定的电池配方，成熟的制造工艺，和低廉的生产成本。
电池的核心技术在于配方，配方决定了电池的能量密度，循环寿命，安全性能等，电池配方的改变是电池技术革新的开始，也是最难的关卡。
宁德时代2019年推出的NCM811电池，将三元电池中镍的含量提高至8成，其能量密度也随之骤增，这便是电池配方上的革新。而目前，全固态电池并没有找到合适的电池配方。
有固态电池研发人员告诉PowerOn，丰田的积累确实很多，但27年量产还是很困难。“现在市面上采用硫化物路线的全固态大软包电池能循环几圈就已经很不错了。”而通常汽车上应用的动力电池循环次数要超过1000次。
在2021年时，丰田也曾公开回应称：仍在努力解决固态电池寿命短的问题。
除了电池配方以外，制造工艺上的难题也将全固态电池的量产门槛再度拔高。
硫化物体系的生产工艺一般可以采用三种方法：涂布法、干法粘结剂法和静电粉末喷涂法。丰田早期采用的是业内最不常见的静电粉末喷涂法，在生产工艺的成熟性上仍有待商榷。“硫化物路线在生产时还要涉及正极包覆、界面调控、以及控制均匀加压等问题，都很棘手。”上述人士说。
因此，即便是电池配方的问题得以解决，电池生产的良品率和一致性也不容易控制，特斯拉的4680电池便是前车之鉴。
除此之外，降本更加让人头疼。固态电池量产需要配套千吨级的材料产线，还要有GWH级别的产能，才能通过制造规模来摊平成本。
一位固态电池企业的高层人士认为，全固态电池的规模化量产在10年内都是一件有挑战的事。“我们自己实验室现在做的全固态电池样本可能得十几块钱一瓦时。即便产业链更成熟，成本降到极限也要5块钱一瓦时，这样车上光一个电池包就得花50万。”
丰田的电动化转型能否后来居上，押宝在全固态电池是否如约而至。2017年时丰田便宣布在2020年生产固态电池，2025年实现量产。但2021年又改口称“全固态电池进展并不乐观。”
已经在固态电池量产上跳票过一次的丰田，这次是来势汹汹，还是信誓旦旦？还需等待其披露更多的技术细节。
纯电动汽车发展至今有两条道路，一条路是超长续航，另外一条路常规续航+800V快充。
丰田的全固态电池是超长续航的终极答案，可以将电动汽车的续航里程提升至1500公里，彻底解决里程焦虑。如果在全固态电池上深耕十余年的丰田都不能如期量产，那么是否意味着常规续航与800V快充的组合是否会成为下一个五年，乃至十年的主流方案。
纯电动汽车的技术路线会往何处延伸，似乎也跟丰田的量产目标息息相关。



推荐阅读

【声明】内容源于网络
0
0
36氪汽车
看懂汽车产业新百年。36氪旗下智能电动车产业报道公号。
内容 582
粉丝 0
36氪汽车 看懂汽车产业新百年。36氪旗下智能电动车产业报道公号。
总阅读9
粉丝0
内容582