豐田汽車公司最近公布了其固態(tài)電池技術(shù)的突破，并計(jì)劃將電動(dòng)汽車的電池尺寸、成本和重量減半。該公司的碳中和研發(fā)中心總裁海田敬二表示，無(wú)論是液態(tài)電池還是固態(tài)電池，豐田都致力于徹底改變目前電池過(guò)大、過(guò)重和過(guò)貴的局面。他表示公司將努力將這些因素減半，并簡(jiǎn)化電池材料的生產(chǎn)過(guò)程，以降低固態(tài)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(gè)月公布了將在2027年前后商業(yè)化其固態(tài)電池技術(shù)用于電動(dòng)汽車的計(jì)劃。豐田還與松下公司合作開發(fā)該技術(shù)，通過(guò)合資電池企業(yè)共同推進(jìn)固態(tài)電池的研發(fā)和生產(chǎn)。
豐田表示，公司已實(shí)現(xiàn)了解決固態(tài)電池耐久性的技術(shù)突破和材料解決方案，預(yù)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到1200公里，并且充電時(shí)間將縮短至10分鐘甚至更短。
對(duì)于豐田這樣相對(duì)較慢推出電動(dòng)汽車的制造商來(lái)說(shuō)，固態(tài)電池有望成為改變游戲規(guī)則的因素，以縮小與特斯拉等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之間的差距。自豐田宣布其固態(tài)電池計(jì)劃以來(lái)，公司股價(jià)已上漲13%。
固態(tài)電池被視為是電動(dòng)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(rèn)，他們的固態(tài)電池開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)程因技術(shù)挑戰(zhàn)而被迫推遲，但業(yè)界對(duì)固態(tài)電池的未來(lái)依然抱有樂(lè)觀的期待。
業(yè)內(nèi)之所以對(duì)固態(tài)電池如此追逐，是因?yàn)楝F(xiàn)在電動(dòng)汽車普遍搭載的液態(tài)鋰電池，不管是三元鋰、還是磷酸鐵鋰技術(shù)路線，在能量密度上已經(jīng)接近理論上的天花板。而固態(tài)電池最大的特點(diǎn)在于使用固體電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)鋰電池的電解液和隔膜，讓電池內(nèi)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(dòng)車的駕駛感受，減少甚至消除消費(fèi)者因電池續(xù)航里程不足而產(chǎn)生的焦慮和擔(dān)憂。更進(jìn)一步，體積更小的固態(tài)電池也可以降低電動(dòng)車的重量，隨之帶來(lái)包括車輛操控性、車內(nèi)空間等的提升。
此外，固態(tài)電池由于采用固態(tài)電解質(zhì)，化學(xué)穩(wěn)定性更高，因此在避免熱失控、電解液泄露等方面也具備優(yōu)勢(shì)，可以極大地提升電動(dòng)車的安全性。
不過(guò)現(xiàn)實(shí)是，固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程確實(shí)面臨著許多挑戰(zhàn)，在此領(lǐng)域積極投入的日本企業(yè)在不斷推遲量產(chǎn)時(shí)間表。以豐田為例，其原本計(jì)劃在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)上展示固態(tài)電池技術(shù)，但由于技術(shù)挑戰(zhàn)，該計(jì)劃被推遲到2025年左右開始量產(chǎn)，并在隨后進(jìn)一步拖延至2027年。
全球最大的動(dòng)力電池廠商寧德時(shí)代的董事長(zhǎng)此前曾毓群曾表示：“固態(tài)電池有很多科學(xué)及技術(shù)的基礎(chǔ)問(wèn)題尚未解決，我們公司深耕10多年，仍然認(rèn)為難以形成有技術(shù)可行性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品?！?/span>
成本也是一道攔路虎，固態(tài)電池的生產(chǎn)成本相對(duì)較高，主要體現(xiàn)在固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極。資料顯示，固態(tài)電解質(zhì)目前用到的部分稀有金屬原材料價(jià)格較高，氧化物電解質(zhì)含鋯、硫化物電解質(zhì)含鍺，疊加為高能量密度使用的高活性正負(fù)極材料尚未成熟，銅鋰復(fù)合帶價(jià)格高達(dá)1萬(wàn)元/kg。
此外，全固態(tài)對(duì)生產(chǎn)工藝、成本和質(zhì)量控制也提出了更嚴(yán)苛的要求，生產(chǎn)設(shè)備替換率大，全固態(tài)電池成本預(yù)計(jì)明顯高于現(xiàn)有液態(tài)電池。
事實(shí)上，盡管固態(tài)電池的商業(yè)化進(jìn)程需要克服技術(shù)和生產(chǎn)上的難題，汽車制造商們依然對(duì)固態(tài)電池充滿期待，并在不斷努力推動(dòng)其商業(yè)化的進(jìn)程。固態(tài)電池的商業(yè)化或許需要時(shí)間，但它為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的革命性發(fā)展提供了希望，有望推動(dòng)電動(dòng)車與燃油車媲美甚至超越的體驗(yàn)。
豐田的最新進(jìn)展為固態(tài)電池的商業(yè)化帶來(lái)了積極的消息，進(jìn)一步推動(dòng)了該技術(shù)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的前景。雖然仍需克服許多技術(shù)和生產(chǎn)上的挑戰(zhàn)，但固態(tài)電池的不斷發(fā)展和突破顯示出其巨大的潛力，為電動(dòng)汽車行業(yè)帶來(lái)了更多可能性和前景。
中科大一項(xiàng)最新研究也表明，固態(tài)電池的降本，并非完全不可能。該校由馬騁教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)最新研發(fā)了一種新型固態(tài)電解質(zhì)，據(jù)報(bào)道其綜合性能和目前最先進(jìn)的硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)相近，但成本不到后者的4%，很適合產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
光大證券在研報(bào)中表示，出于對(duì)高能量密度和高安全性電池的追求，各國(guó)企業(yè)進(jìn)入軍備競(jìng)賽階段，加注研發(fā)固態(tài)電池。預(yù)計(jì)半固態(tài)電池的商業(yè)化轉(zhuǎn)折點(diǎn)會(huì)在2024至2025年，2030年全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。