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文 | 王新喜
日前,豐田最早将于 2027 年向市場投放配備 " 全固态電池 " 的純電汽車引發業内熱議。打出的口号是充電 10 分鍾,行駛 1200 公裏,續航距離延長至現有 EV 的 2.4 倍。後來豐田的宣稱口徑又變了——充電十分鍾,續航 1500 公裏,數據又增長了。而據英國《金融 - 時報》消息透露的最新進展,豐田宣布固态電池技術又一次獲重大突破,豐田公布了将其電動汽車電池的尺寸、成本和重量減半的目标。豐田頂級電池專家 Keiji Kaita 7 月 4 日表示,簡化電池材料的生産流程将降低其下一代技術的成本。
從日産到豐田,固态電池的消息其實也引發了國内車企的危機感,因爲固态電池如果真的研發成功,對于豐田日産來說,無疑是一個彎道超車的機會,也颠覆了現有的液态電池技術與短闆。那麽固态電池可能将加速燃油車的淘汰進度,因爲充電續航的短闆基本上是解決了,充電 10 分鍾跑 1200 公裏,這種補能的速度,不就跟加油一樣了嗎?而按照這個續航裏程來看,燃油車與加油站還有存在的必要嗎?沒有了。如果燃油車沒有存在的必要,豐田能夠承受嗎?
因此,豐田不斷對外釋放固态電池已經研發成功的消息,也讓業内産生了一些質疑。事實上,也在前幾天,英國基于豐田誇大電池充電速度和便捷程度,豐田廣告遭英國封禁。從豐田的廣告被封禁以及今年日産、豐田對固态電池的接力營銷的勢頭來看,越來越像一個煙霧彈。
固态電池的研發有多難?所謂固态電池的就是指采用固态電解質的锂離子電池。與現今普遍使用的锂離子電池和锂離子聚合物電池不同的是,固态電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池,與目前主流的傳統锂離子電池最大的不同在于電解質。固态電池是使用固體電解質,替代了傳統锂離子電池的電解液和隔膜。
固态電池帶來的優勢包括充電速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高(取消了易燃的電解液,也避免锂枝晶導緻電池内部短路,基本杜絕電池起火的可能性。)、低溫不怕電量跳水(電解液)、循環壽命更長以及對熱管理的需求會降低,它相對完美的解決了當前電池技術的瓶頸與問題。
但是這麽好的東西,研發難度自然也很大。過去固态電池的研發遲遲推進不下去,一大原因在于,它是一種使用固體電極和固體電解質的電池,而不是傳統锂離子電池中的液體或凝膠電解質。難點就在于,電極與電解質之間的界面接觸,由原來的固 - 液接觸變爲固 - 固接觸,在循環過程中,由于枝晶的問題,容易造成應力堆積,電化學性能衰減,甚至導緻裂縫的出現,容量快速衰減,循環壽命差。
此外,固态電池也要求電極材料需具有良好的穩定性和成膜性能。而豐田汽車說自己找到了很好的材料——即豐田的硫化物路線,它是目前理論上很好的固态電解質材料,其優勢是能量密度可以輕松超過三元電池的 3 倍,但缺點就是熱穩定性差。熱反應起始溫度 400~500 度。對水敏感,容易和空氣中的水、氧氣反應産生硫化氫劇毒氣體,這也導緻體制備工藝複雜。其三是固态電池對封裝技術提出了更高的要求。
目前市場上的大多數锂離子電池都采用熱熔膠封裝技術,此種技術有着較高的不确定性,不能直接用在固态電池上,一旦由于封裝結構失效而造成電池的低效或者回收使用,影響電池的使用效果。其四是成本問題,目前液态電池就已經占據整車成本一半了,但這種固态電池的成本是液态電池的四倍,這意味着一輛裝載固态電池的汽車整車價格或也要超出幾倍,電車購車門檻将極大提升。
因此固态電池的成本也限制了固态電池未來的普及前景。綜上來看,固态電池不僅是成本高,而且研發難題非常大,界面接觸的難題以及材料方面依然存在難以攻克的問題。甯德時代董事長曾毓群也曾經表示:" 固态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,仍然認爲難以形成有技術可行性和市場競争力的産品。"
簡單來說,技術的發展是循序漸進的發展,國内在固态電池領域也一直在投入,雖然豐田也投入巨大,我們不能低估豐田在這方面的進度,但如果真像豐田說的那樣,那麽這幾乎就是颠覆式變革了。極度抵觸電動化,豐田爲何突然宣布攻克了固态電池技術?我們不能否認固态電池的前景,隻不過,豐田對電動汽車的抵制,在全球都不是秘密,近幾年來,豐田章男炮轟電動車的頻率非常高,這源于電動車的發展在不斷侵蝕燃油車的市場份額,但豐田自己的電動汽車發展也跟不上主流電車的節奏與步伐。
一個常年炮轟電動車、常年在質疑電動車前景,一直不願面對電車發展趨勢,在電動汽車領域遲遲不願大力投入,想要盡最大可能去保住燃油車地位的車企,突然之間說自己攻克了固态電池技術,并表示 2027 年 ~2028 年就要量産了,怎麽看都不正常。對手彎道超車我們當然需要重視,國内企業對固态電池的研發也一直在推進,包括美國、日本、歐洲都在低調研發,都把固态電池作爲一個彎道超車的機會。但是我們也需要保持理性的思考,從豐田到日産的固态電池營銷,都宣稱已經攻克,但量産時間已經在很多年之後了。
爲什麽這麽早急着宣布呢?筆者猜測,這或許是一種營銷的手段,因爲從目前的形勢來看,豐田在電動汽車領域是沒有存在感的。作爲全球燃油車第一大廠,當前它需要用技術爲自己制造品牌影響力,提前卡位未來技術制高點,搶走固态電池的領先者技術标簽,樹立廠商電動技術領導者的形象,進而通過技術的渲染來作爲營銷籌碼,推動旗下電動汽車産品的銷量,爲目前的汽車産品提前打上技術領先的品牌形象,爲旗下産品造勢。
另一方面,或是試圖引導行業的電池研發聚焦點與發展節奏,讓行業的研發跟着豐田的節奏走。在過去,豐田想帶氫能源的節奏,但是沒有帶起來,如今眼看燃油車大勢已去,想在固态電池上彎道超車,豐田的野心還是有的。隻不過,一個之前全力投入搞氫能源的,轉過頭立馬就說固态電池有突破,對此我們還是要清醒的想一想,這背後到底是什麽原因,有沒有這個可能性。
不要被豐田固态電池帶節奏,國内要走自己的路全球都在研發固态電池,國内企業也擅長跟風,按照日本企業的個性,如果該技術真的突破并且即将商用,它在成品未出來之前更多會傾向于保密,一來擔心核心技術洩露,一來也确保日本車企的商業技術優勢與産品領先優勢,到時方可一舉成名天下知,引爆整個市場。不可否認豐田在固态電池領域投入了很多心血,豐田汽車對于固态電池的研發一直沒有放松過,電池拼的不僅是技術實力,也包括成本控制力與規模化能力,這是日企所缺失的。
有業内人士指出,實驗室裏,600 瓦時每千克的電池技術一大堆,然而沒用,從實驗室到商用,還有很多不确定因素,目前可以大規模量産的,用的也是 200 瓦時以内的。松下是最早大規模進入電動車的電池企業,後面卻成了制約特斯拉産能的最大短闆,就是因爲産能規模擴張跟不上市場的高速發展。
豐田總裁此前說,一輛電動車的電池,可以裝配 70 輛豐田混動車 ( 豐田混動主要是 1.5 度電車型 ) ,這就是缺電池的無奈。因此,豐田說固态電池研發成功,不宜輕視,但也不宜過于焦慮,如果急于求成拔苗助長,把缺乏安全性與穩定性的固态電池過早面世推出去搶首發,可能會毀掉行業口碑與信任。豐田有那能力,早擴大動力電池産能了。
總的來說,國内在電池技術層面目前已經取得相對領先,因爲技術難度和生産成本,我國電池企業目前普遍選擇 " 從液态到半固态再到固态 " 的漸進式發展路線。由于國内廠商過去一直以來擅長對領先者的模仿與跟風,這也往往導緻對自己對行業缺乏獨立思考,走入别人的模式,我們需要在固态電池領域有長期的戰略性研發投入,通過專利技術建立自己的壁壘,避免被人卡脖子的問題。
因爲國内的優勢是電池技術已經取得領先、産業鏈以及市場都很成熟、龐大,中國具備日企所不具備的規模化擴張能力與市場商用潛力,我們不要被豐田帶節奏。固态電池能夠成功,但是否是我們成功很關鍵,這要看國内是否能基于市場消費者需求與技術發展節奏,按照自己研發節奏,有自己的獨立思考,有經過市場驗證過的技術路線與模式,才是最終掌控主導權的關鍵。(本文首發钛媒體 APP)