豐田引爆的固態電池虛與實

據英國《金融時報》報道，在固態電池技術取得突破后，豐田頂級電池專家Keiji Kaita 于7月4日表示，簡化電池材料的生產流程將降低其下一代技術的成本。

“對于我們的液態和固態電池，我們的目標是徹底改變目前電池太大、太重、太貴的狀況。” Keiji Kaita表示，“就潛力而言，我們的目標是將所有這些因素減半?！?/p>

【資料圖】

相較于當下的電池技術，尺寸減半、重量減半、成本縮減，還能不到10分鐘實現1200公里續航的，技術簡直炸裂！

消息一出，引發諸多熱議，但《電動勢》記者認為，大家沒必要長他人志氣，滅自己威風?？v觀整個行業發展與量產之路，當下是你追我趕的局面，誰將引領技術制高點，還是未知數。

一、固態電池的地位與優勢

如今，新能源汽車發展如火如荼，電池是新能源汽車的核心部件，電車的進化與升級，電池技術的瓶頸突破是關鍵一環。

當前主流動力電池是鋰離子電池，由于使用的液態電解質易燃易揮發，且鋰離子移動過程中可能產生鋰枝晶。鋰枝晶會導致電池一旦受沖擊或者出現短路，就很容易失控爆炸。

頻繁報道的各類新能源電車燃燒的事件，讓人不得不深思：發展電動汽車，電池問題亟待解決。當前液體電池的短板，使得固態電池的發展處于重要地位。

固態電池是一種新型鋰電池技術。依據電解質分類，鋰電池可分為：液態、半固態、準固態和全固態四類。其中，半固態、準固態和全固態三種統稱為固態電池。

目前所說固態電池大多數指的是固態鋰電池。傳統鋰電池由正極、隔膜、負極，灌入電解液制造而成。而固態鋰電池，里面沒有氣體、液體，材料都是以固態形式存在，用固態電解質代替隔膜和電解液。

從性能上來講，固態電池的各項參數優勢可相當完美地解決當前電池技術的瓶頸問題：

第一，安全性高（采用不可燃的固態電解質）；

第二，能量密度更高（傳統電池中常用嵌鋰的石墨作為負極，使用固態電池后，可用金屬鋰作為負極。這樣一來，減少負極材料的用量，從而極大提升電池的能量密度。

據東方財富發布研究報告稱，目前市場上應用的磷酸鐵鋰電池單體能量密度約為120-140Wh，三元電池單體能量密度約為130-220Wh，而固態電池可提供的能量密度約為300-400Wh，遠超傳統的電池）；

第三，離子電導率高，充電速度快。

第四，體積更小（固態電解質不僅比傳統電池中的隔膜和電解液所需空間小；極大程度上減少電池正負極之間距離，故而更加小巧）；

第五，循環壽命更長（固態電解質為單離子導體，副反應少，循環壽命長。

固態電池的行業地位不容小覷。中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示，“現在全球已經有無數人投入到全固態電池技術的創新運動中，隨著ChatGPT技術的出現，提高了對新材料的探索效率，使得開發周期縮短，通過全球努力，全固態電池能夠取得成功?！?/p>

二、固態電池量產化之路“道阻且長”

雖然固態電池有這么多優點，但真正量產還尚需時日。一是存在技術難點，二是成本問題。

首先，固態電池研發技術難點及核心——固態電解質

固態鋰電池的研發路線根據電解質的不同，主流有三種：聚合物、氧化物和硫化物電解質。目前氧化物體系步調最快，硫化物體系緊隨其后，高能聚合物體系仍處于實驗室研究階段。

當前豐田所采用的技術路線是：硫化物電解質。

硫化物電解質的優點比較明顯：電導率較高，接近電解質，而且界面較為穩定。其能量密度能超過三元鋰電池的3倍，電導率在三種電解質中是最高的，并且兼具強度和加工性能、界面相容性也挺好。

但硫化物的缺點也給研發提出挑戰：首先，空氣穩定性差，對水比較敏感，當其暴露于空氣中，容易與空氣中的水、氧氣反應產生硫化氫有毒氣體；其次，伴隨著電解質結構的破壞和電化學性能的衰減，硫化物電解質的合成、儲存、運輸和后處理過程需要嚴重依賴惰性氣體或干燥室。這導致制備工藝極其復雜。

其次，高昂的成本——企業一道難以跨越的坎

固態電解質難以輕薄化，且需用到價格昂貴的稀有金屬原材料，硫化物電解質含有鍺。硫化物電解質的成本很昂貴，據有關資料顯示：硫化物的電解質成本最高可達120萬元/噸，一般電解質的為32.82萬元/噸。

當前半固態電池成本已經遠遠高于當前正商用化的液態電池成本。據有關資料顯示：以NCM811液態電芯和NCM811半固態電芯為例，半固態電芯成本相比液態電芯成本增加約80%。其中，固態電解質成本是主要新增成本，也是半固態電池中的主要成本，占比約50%。

全固態電池的研發中，電解質材料、生產工藝、產品質量控制等均可能改變，這些因素都會導致全固態電池比半固態電池成本更高。

故而，全固態電池目前是實驗室研究狀態，量產和商業化還有很長一段路要走。

三、各國積極布局，爭相占據技術制高點

雖然固態電池量產化道阻且長，但汽車電動化發展過程中，各家電池企業、車企、科研機構都將目光聚焦在固態電池這個新風口上。華泰證券研報稱，預計2030年全球固態電池市場空間將超3000億元。

對固態電池的研發主要集中在中日韓美歐五個國家和地區。日、韓主攻硫化物體系，歐洲主要為聚合物路線；中國四大頭部固態電池公司（北京衛藍、江蘇清陶、寧波鋒鋰、中國臺灣輝能）都是以氧化物材料為基礎的固液混合技術路線為主。

我國自2020 年起，首次將固態電池列入行業重點發展對象并提出加快研發和產業化進程，今年則進一步提出加強固態電池標準體系研究。

在政策大力支持下，我國也以勢不可擋之勢取得不錯的研發成功，不斷推進固態電池產業化進程。

比亞迪在2016年將固態電池確定為未來的發展方向，并于2021年公開了硫系添加劑全固態電池專利；蜂巢能源于2022年推出了國內首批20Ah級硫系全固態原型電芯；今年5月31日，上汽集團和清陶能源簽署增資擴股協議和戰略合作框架協議，將進一步深化雙方戰略合作伙伴關系，率先推動2025年實現固態電池技術“10萬輛級”大規模量產落地……

東風、蔚來、賽力斯已宣布將于今年實現半固態電池裝車，長安深藍、智己、埃安、高合等車企普遍規劃2025年前裝車半固態電池。

衛藍新能源的“360Wh/kg鋰電池電芯”單體能量密度達360Wh/kg，續航里程可達1000公里。且其已于6月30日正式交付蔚來。

寧德時代最新一代麒麟電池，能量密度為255Wh/kg，而一般固態電池能量密度在300Wh/kg-400Wh/kg。

此外，中國科學技術大學馬騁教授設計并合成了一種新型固態電解質——氧氯化鋯鋰，且綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相當，但成本不到后者的4%，適合進行產業化應用。這項研究已于今年6月27日發表在國際著名學術期刊《自然·通訊》上。

總之，國內關于固態電池的技術研發，也在世界上享有重要的一席之地。

四、“倔強”豐田在固態電池領域的暗中布局

其實，豐田在固態電池方面的布局，可追溯到2008年。當時豐田與英國創業公司伊利卡（Ilika）合作共同研發固態電池材料，宣布進軍固態電池領域。

2017年又與松下公司牽手，2020年，豐田還與松下合資成立了Prime Planet Energy & Solutions，致力于開發和生產棱柱形鋰離子電池以及固態電池和“下一代”電池。

（圖片來源：Toyoto）

經過數十年集中科研力量進行攻關，據《日經指數》與東京研究機構Patent Result的數據顯示，豐田已在這條技術路線積累1300多件專利，包括電池結構、材料與制造工藝。

今年6月初，豐田宣布固態電池商業化的最新規劃，最早到2027年，豐田就將向市場投放搭載固態電池的電動汽車，充電不到10分鐘即可行駛約1200公里。而到7月，就宣布取得固態電池技術突破了。難免讓人懷疑短短時間，技術研發速度竟如此快？

衡量一款動力電池最終能否量產的指標主要有：能量密度、充放電倍率性能、成本、安全性和循環壽命，同時滿足這5項指標要求才有可能量產。

其實冷靜思考后，可以得出判斷：如若真能實現所述的技術突破，豐田公布的也僅是實驗室數據。并且，鑒于豐田汽車量產計劃多次推延的先例，且這次其并沒有公布令人信服的技術細節。

無論從市場發展現狀還是技術成熟度，量產并進行大規模裝車不太現實，美好愿景而已。

除了電池儲能，還要考慮充電能力，畢竟兩者均是影響電動汽車整體性能的重要因素。即使固態電池可以快速充電，還要有電網的大力支持才行。

目前電車普遍采用的是400伏充電平臺，充電電流為250A、50KW的電池從電量30%至80%時一般不超過30分鐘即可完成。但當前，充電平臺配套的電力供應也是個很大的問題。

在此背景下，豐田高調宣布其在固態電池領域的技術突破。筆者認為有以下兩方面的考慮：

營銷造勢：豐田在用一些“噱頭”改變人們對其討厭電動車的固有認知，并重新樹立起電動化技術領先品牌的形象，提高并宣誓豐田汽車在新能源領域的地位，引發外界對其的信心。

不管以后固態電池能否正常裝車，都能給豐田已推出和將要推出的電動車營銷一波。若是成功了，則會一改其在電動車領域的被動局勢，實現逆風翻盤。

天下大同：當下關于固態電池的研發是你追我趕，但距離量產的鴻溝是難以跨越的。各國都在積極研發，合作共贏，構建人類命運的共同體。

五、電動勢有話說

誠然，日本在固態電池領域有多項技術及專利優勢，但，國內研發也毫不遜色。

如果固態電池能夠取得成功，掣肘其量產的成本問題得以解決，攻克電池的充電時間與續航能力，且能實現大批量生產，誰就可以控制市場。

中科院歐陽明高呼吁，既代表這一行業的焦慮，也代表著消費者的訴求。全固態電池如果能夠成功，但最終是否出自中國廠商，這很關鍵的，畢竟事關中國新能源下一階段的競爭力。

當然，無論是豐田公司還是國內電池大佬寧德時代，誰能把現有動力電池天花板捅破，都是人類科技進步的好公司，科技無國界。

未來可期！讓我們拭目以待！

原文標題:豐田引爆的固態電池虛與實 | 電動勢

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