豐田汽車公司最近公布了其固態電池技術的突破,并計劃將電動汽車的電池尺寸、成本和重量減半。該公司的碳中和研發中心總裁海田敬二表示,無論是液態電池還是固態電池,豐田都致力于徹底改變目前電池過大、過重和過貴的局面。他表示公司將努力將這些因素減半,并簡化電池材料的生產過程,以降低固態電池的成本。
作為全球銷量最大的汽車制造商之一,豐田在上個月公布了將在2027年前后商業化其固態電池技術用于電動汽車的計劃。豐田還與松下公司合作開發該技術,通過合資電池企業共同推進固態電池的研發和生產。
豐田表示,公司已實現了解決固態電池耐久性的技術突破和材料解決方案,預計能夠實現搭載固態電池的電動汽車續航里程達到1200公里,并且充電時間將縮短至10分鐘甚至更短。
對于豐田這樣相對較慢推出電動汽車的制造商來說,固態電池有望成為改變游戲規則的因素,以縮小與特斯拉等競爭對手之間的差距。自豐田宣布其固態電池計劃以來,公司股價已上漲13%。
固態電池被視為是電動汽車替代燃油車的終極電池解決方案,盡管許多汽車制造商已公開承認,他們的固態電池開發項目進程因技術挑戰而被迫推遲,但業界對固態電池的未來依然抱有樂觀的期待。
業內之所以對固態電池如此追逐,是因為現在電動汽車普遍搭載的液態鋰電池,不管是三元鋰、還是磷酸鐵鋰技術路線,在能量密度上已經接近理論上的天花板。而固態電池最大的特點在于使用固體電解質替代了傳統鋰電池的電解液和隔膜,讓電池內部更緊密、體積更小,將能量密度大幅提升至500Wh/Kg甚至更高。
能量密度的提升將直接改善電動車的駕駛感受,減少甚至消除消費者因電池續航里程不足而產生的焦慮和擔憂。更進一步,體積更小的固態電池也可以降低電動車的重量,隨之帶來包括車輛操控性、車內空間等的提升。
此外,固態電池由于采用固態電解質,化學穩定性更高,因此在避免熱失控、電解液泄露等方面也具備優勢,可以極大地提升電動車的安全性。
不過現實是,固態電池的商業化進程確實面臨著許多挑戰,在此領域積極投入的日本企業在不斷推遲量產時間表。以豐田為例,其原本計劃在2020年東京奧運會上展示固態電池技術,但由于技術挑戰,該計劃被推遲到2025年左右開始量產,并在隨后進一步拖延至2027年。
全球最大的動力電池廠商寧德時代的董事長此前曾毓群曾表示:“固態電池有很多科學及技術的基礎問題尚未解決,我們公司深耕10多年,仍然認為難以形成有技術可行性和市場競爭力的產品。”
成本也是一道攔路虎,固態電池的生產成本相對較高,主要體現在固態電解質和正負極。資料顯示,固態電解質目前用到的部分稀有金屬原材料價格較高,氧化物電解質含鋯、硫化物電解質含鍺,疊加為高能量密度使用的高活性正負極材料尚未成熟,銅鋰復合帶價格高達1萬元/kg。
此外,全固態對生產工藝、成本和質量控制也提出了更嚴苛的要求,生產設備替換率大,全固態電池成本預計明顯高于現有液態電池。
事實上,盡管固態電池的商業化進程需要克服技術和生產上的難題,汽車制造商們依然對固態電池充滿期待,并在不斷努力推動其商業化的進程。固態電池的商業化或許需要時間,但它為實現電動車的革命性發展提供了希望,有望推動電動車與燃油車媲美甚至超越的體驗。
豐田的最新進展為固態電池的商業化帶來了積極的消息,進一步推動了該技術在電動汽車領域的前景。雖然仍需克服許多技術和生產上的挑戰,但固態電池的不斷發展和突破顯示出其巨大的潛力,為電動汽車行業帶來了更多可能性和前景。
中科大一項最新研究也表明,固態電池的降本,并非完全不可能。該校由馬騁教授帶領的團隊最新研發了一種新型固態電解質,據報道其綜合性能和目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相近,但成本不到后者的4%,很適合產業化應用。
光大證券在研報中表示,出于對高能量密度和高安全性電池的追求,各國企業進入軍備競賽階段,加注研發固態電池。預計半固態電池的商業化轉折點會在2024至2025年,2030年全固態電池實現商業化應用。