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固态电池又突破了?丰田释放一个烟雾弹 中国要走自己的路

  • 2023-07-09 15:09:46 来源:钛媒体

图片来源@视觉中国

文 | 王新喜


【资料图】

日前,丰田最早将于2027年向市场投放配备“全固态电池”的纯电汽车引发业内热议。打出的口号是充电10分钟,行驶1200公里,续航距离延长至现有EV的2.4倍。后来丰田的宣称口径又变了——充电十分钟,续航1500公里,数据又增长了。而据英国《金融时报》消息透露的最新进展,丰田宣布固态电池技术又一次获重大突破,丰田公布了将其电动汽车电池的尺寸、成本和重量减半的目标。丰田顶级电池专家Keiji Kaita 7月4日表示,简化电池材料的生产流程将降低其下一代技术的成本。

从日产到丰田,固态电池的消息其实也引发了国内车企的危机感,因为固态电池如果真的研发成功,对于丰田日产来说,无疑是一个弯道超车的机会,也颠覆了现有的液态电池技术与短板。那么固态电池可能将加速燃油车的淘汰进度,因为充电续航的短板基本上是解决了,充电10分钟跑1200公里,这种补能的速度,不就跟加油一样了吗?而按照这个续航里程来看,燃油车与加油站还有存在的必要吗?没有了。如果燃油车没有存在的必要,丰田能够承受吗?

因此,丰田不断对外释放固态电池已经研发成功的消息,也让业内产生了一些质疑。事实上,也在前几天,英国基于丰田夸大电池充电速度和便捷程度,丰田广告遭英国封禁。从丰田的广告被封禁以及今年日产、丰田对固态电池的接力营销的势头来看,越来越像一个烟雾弹。

固态电池的研发有多难?所谓固态电池的就是指采用固态电解质的锂离子电池。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池,与目前主流的传统锂离子电池最大的不同在于电解质。固态电池是使用固体电解质,替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜。

固态电池带来的优势包括充电速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高(取消了易燃的电解液,也避免锂枝晶导致电池内部短路,基本杜绝电池起火的可能性。)、低温不怕电量跳水(电解液)、循环寿命更长以及对热管理的需求会降低,它相对完美的解决了当前电池技术的瓶颈与问题。

但是这么好的东西,研发难度自然也很大。过去固态电池的研发迟迟推进不下去,一大原因在于,它是一种使用固体电极和固体电解质的电池,而不是传统锂离子电池中的液体或凝胶电解质。难点就在于,电极与电解质之间的界面接触,由原来的固-液接触变为固-固接触,在循环过程中,由于枝晶的问题,容易造成应力堆积,电化学性能衰减,甚至导致裂缝的出现,容量快速衰减,循环寿命差。

此外,固态电池也要求电极材料需具有良好的稳定性和成膜性能。而丰田汽车说自己找到了很好的材料——即丰田的硫化物路线,它是目前理论上很好的固态电解质材料,其优势是能量密度可以轻松超过三元电池的 3 倍,但缺点就是热稳定性差。热反应起始温度 400~500 度。对水敏感,容易和空气中的水、氧气反应产生硫化氢剧毒气体,这也导致体制备工艺复杂。其三是固态电池对封装技术提出了更高的要求。

目前市场上的大多数锂离子电池都采用热熔胶封装技术,此种技术有着较高的不确定性,不能直接用在固态电池上,一旦由于封装结构失效而造成电池的低效或者回收使用,影响电池的使用效果。其四是成本问题,目前液态电池就已经占据整车成本一半了,但这种固态电池的成本是液态电池的四倍,这意味着一辆装载固态电池的汽车整车价格或也要超出几倍,电车购车门槛将极大提升。

因此固态电池的成本也限制了固态电池未来的普及前景。综上来看,固态电池不仅是成本高,而且研发难题非常大,界面接触的难题以及材料方面依然存在难以攻克的问题。宁德时代董事长曾毓群也曾经表示:“固态电池有很多科学及技术的基础问题尚未解决,我们公司深耕10多年,仍然认为难以形成有技术可行性和市场竞争力的产品。”

简单来说,技术的发展是循序渐进的发展,国内在固态电池领域也一直在投入,虽然丰田也投入巨大,我们不能低估丰田在这方面的进度,但如果真像丰田说的那样,那么这几乎就是颠覆式变革了。极度抵触电动化,丰田为何突然宣布攻克了固态电池技术?我们不能否认固态电池的前景,只不过,丰田对电动汽车的抵制,在全球都不是秘密,近几年来,丰田章男炮轰电动车的频率非常高,这源于电动车的发展在不断侵蚀燃油车的市场份额,但丰田自己的电动汽车发展也跟不上主流电车的节奏与步伐。

一个常年炮轰电动车、常年在质疑电动车前景,一直不愿面对电车发展趋势,在电动汽车领域迟迟不愿大力投入,想要尽最大可能去保住燃油车地位的车企,突然之间说自己攻克了固态电池技术,并表示2027年~2028年就要量产了,怎么看都不正常。对手弯道超车我们当然需要重视,国内企业对固态电池的研发也一直在推进,包括美国、日本、欧洲都在低调研发,都把固态电池作为一个弯道超车的机会。但是我们也需要保持理性的思考,从丰田到日产的固态电池营销,都宣称已经攻克,但量产时间已经在很多年之后了。

为什么这么早急着宣布呢?笔者猜测,这或许是一种营销的手段,因为从目前的形势来看,丰田在电动汽车领域是没有存在感的。作为全球燃油车第一大厂,当前它需要用技术为自己制造品牌影响力,提前卡位未来技术制高点,抢走固态电池的领先者技术标签,树立厂商电动技术领导者的形象,进而通过技术的渲染来作为营销筹码,推动旗下电动汽车产品的销量,为目前的汽车产品提前打上技术领先的品牌形象,为旗下产品造势。

另一方面,或是试图引导行业的电池研发聚焦点与发展节奏,让行业的研发跟着丰田的节奏走。在过去,丰田想带氢能源的节奏,但是没有带起来,如今眼看燃油车大势已去,想在固态电池上弯道超车,丰田的野心还是有的。只不过,一个之前全力投入搞氢能源的,转过头立马就说固态电池有突破,对此我们还是要清醒的想一想,这背后到底是什么原因,有没有这个可能性。

不要被丰田固态电池带节奏,国内要走自己的路全球都在研发固态电池,国内企业也擅长跟风,按照日本企业的个性,如果该技术真的突破并且即将商用,它在成品未出来之前更多会倾向于保密,一来担心核心技术泄露,一来也确保日本车企的商业技术优势与产品领先优势,到时方可一举成名天下知,引爆整个市场。不可否认丰田在固态电池领域投入了很多心血,丰田汽车对于固态电池的研发一直没有放松过,电池拼的不仅是技术实力,也包括成本控制力与规模化能力,这是日企所缺失的。

有业内人士指出,实验室里,600瓦时每千克的电池技术一大堆,然而没用,从实验室到商用,还有很多不确定因素,目前可以大规模量产的,用的也是200瓦时以内的。松下是最早大规模进入电动车的电池企业,后面却成了制约特斯拉产能的最大短板,就是因为产能规模扩张跟不上市场的高速发展。

丰田总裁此前说,一辆电动车的电池,可以装配70辆丰田混动车(丰田混动主要是1.5度电车型),这就是缺电池的无奈。因此,丰田说固态电池研发成功,不宜轻视,但也不宜过于焦虑,如果急于求成拔苗助长,把缺乏安全性与稳定性的固态电池过早面世推出去抢首发,可能会毁掉行业口碑与信任。丰田有那能力,早扩大动力电池产能了。

总的来说,国内在电池技术层面目前已经取得相对领先,因为技术难度和生产成本,我国电池企业目前普遍选择“从液态到半固态再到固态”的渐进式发展路线。由于国内厂商过去一直以来擅长对领先者的模仿与跟风,这也往往导致对自己对行业缺乏独立思考,走入别人的模式,我们需要在固态电池领域有长期的战略性研发投入,通过专利技术建立自己的壁垒,避免被人卡脖子的问题。

因为国内的优势是电池技术已经取得领先、产业链以及市场都很成熟、庞大,中国具备日企所不具备的规模化扩张能力与市场商用潜力,我们不要被丰田带节奏。固态电池能够成功,但是否是我们成功很关键,这要看国内是否能基于市场消费者需求与技术发展节奏,按照自己研发节奏,有自己的独立思考,有经过市场验证过的技术路线与模式,才是最终掌控主导权的关键。

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