文｜韓永昌
編輯｜李勤
近日，電動化轉型 " 落後 " 的豐田汽車給自己制定了一個激進的目标：到 2026 年純電車銷量提升至每年 150 萬輛，到 2030 年提升到 350 萬輛。
這是一個極具挑戰性的任務，2022 年豐田的純電動車僅銷售了 2.4 萬輛，而已經倒閉的威馬在同期的銷量爲 2.9 萬輛。
豐田的底氣主要來自于固态電池的進展，其 CTO 中島裕樹稱，公司已經找到了更好的材料，能夠在 2027 或 2028 年實現該技術的商業化，向市場投放配備全固态電池的純電動汽車。
拒絕 All in 電動的豐田，早在 2012 年便開始 All in 全固态電池技術，如今終于開始顯露鋒芒。
固态電池作爲锂電池的 " 終極技術 "，動力電池企業與車企都寄希望于在下一代産品上搶占先機，成爲或者掌控 " 未來的甯德時代 "。
固态電池是的理論能量密度上限是 500Wh/kg，可以做到輕松 6C 充放電，電池刺穿不起火，低溫能量不跳水，循環壽命過萬次。
因此，固态電池規模量産的難度并不亞于無人駕駛大範圍應用。雖然前路漫漫，但技術路線押注已經刻不容緩。
固态電池技術分野
相對于正極材料而言，負極材料的變革對電池的影響更加深遠。1991 年索尼利用石墨作爲負極實現了锂離子電池商業化，石墨負極一直沿用至今。
以目前科學界探知到的負極材料來看，由石墨走向矽負極，再到锂金屬負極是一個漸進性的技術路線，锂金屬負極的理論能量密度是石墨負極的十倍。
但锂金屬負極有一個緻命缺陷，會不受控制的形成枝晶，就如同在負極上長出 " 樹枝 " 一般，刺穿隔膜造成短路，進而導緻電池起火。
爲了解決這一問題，不怕刺穿的固态電池應運而生。
顧名思義，固态電池使用的是固态電解質，其技術路線可分爲三種：氧化物、聚合物與硫化物。國内固态電池企業如北京衛藍、清陶能源等主推氧化物路線，歐洲是聚合物的代表，日韓企業如豐田、三星 SDI 則押注硫化物。
三種技術路線都有緻命弱點，氧化物電解質的锂離子電導率比液态的還要低；聚合物需要加熱到 60 ℃才能正常工作，但超過 200 ℃又會發生燃燒，很難符合動力電池的安全性要求；硫化物的熱穩定性很差，需要特殊工藝處理，制備硫化物的過程也很容易産生有毒氣體，解決起來會增加成本。
理想的固态電解質材料需要與液态電解質的锂離子電導率相當，具有良好的電化學穩定性，同時制造成本偏低，容易規模量産。綜合來看，硫化物最爲合适，性能天花闆最高，同時難度也最大。
豐田在硫化物路線上義無反顧，固态電池相關專利已經超過 1000 件，位居全球第一。排名第二的松下專利數不到豐田的一半。
豐田的固态電池項目 5 年爲一期，參加過該項目的人在全球範圍内都炙手可熱。據 36 氪了解，2018 年有過該項目經驗的某固态電池公司合夥人剛回國，便收到了甯德時代抛來的橄榄枝，意欲以其爲核心組建固态電池團隊。
執意硫化物全固态電池的豐田進展十分緩慢。國内企業摸清了全固态電池的量産難度後，紛紛在商業化上選擇了的折中方案——半固态。
贛鋒锂電與東風汽車在 2021 年合作開發了 50 輛搭載了半固态電池的東風風神 E70；清陶能源也官宣公司半固态電池将在今年應用于上汽自主品牌新款車型；進展最快的北京衛藍已經與蔚來深度綁定，今年三季度全新 ES6 車型将搭載衛藍的 150 度半固态電池包。
但半固态電池在技術上也未完全成熟。據 36 氪了解，截至 2022 年末北京衛藍的生産良率仍不足 50%，沒有達到蔚來的要求标準，而限制良率的關鍵環節便是衛藍半固态電池的核心工藝——原位固化。
半固态電池的難度尚且如此，豐田的全固态電池能如期量産嗎？
量産全固态電池的難度
豐田在新技術推進上向來躊躇，以至于股東們認爲在公司已經在新能源賽道上遠落後于競争對手。如此謹慎的豐田竟然能高調的宣布了 "2728 年量産全固态電池 "，不免帶給了汽車行業帶來了一絲缥缈的希望。
支持者們普遍認爲豐田隻有在技術上取得突破才會如此堅定，但因爲沒有披露過多的技術細節，似乎隻能用 " 豐田做事靠譜 " 來推測，其按時量産全固态電池的概率較大。
反對者們的觀點則更能站住腳。
豐田想要量産全固态電池要邁過三道天塹：穩定的電池配方，成熟的制造工藝，和低廉的生産成本。
電池的核心技術在于配方，配方決定了電池的能量密度，循環壽命，安全性能等，電池配方的改變是電池技術革新的開始，也是最難的關卡。
甯德時代 2019 年推出的 NCM811 電池，将三元電池中鎳的含量提高至 8 成，其能量密度也随之驟增，這便是電池配方上的革新。而目前，全固态電池并沒有找到合适的電池配方。
有固态電池研發人員告訴 36 氪，豐田的積累确實很多，但 27 年量産還是很困難。" 現在市面上采用硫化物路線的全固态大軟包電池能循環幾圈就已經很不錯了。" 而通常汽車上應用的動力電池循環次數要超過 1000 次。
在 2021 年時，豐田也曾公開回應稱：仍在努力解決固态電池壽命短的問題。
除了電池配方以外，制造工藝上的難題也将全固态電池的量産門檻再度拔高。
硫化物體系的生産工藝一般可以采用三種方法：塗布法、幹法粘結劑法和靜電粉末噴塗法。豐田早期采用的是業内最不常見的靜電粉末噴塗法，在生産工藝的成熟性上仍有待商榷。" 硫化物路線在生産時還要涉及正極包覆、界面調控、以及控制均勻加壓等問題，都很棘手。" 上述人士說。
因此，即便是電池配方的問題得以解決，電池生産的良品率和一緻性也不容易控制，特斯拉的 4680 電池便是前車之鑒。
除此之外，降本更加讓人頭疼。固态電池量産需要配套千噸級的材料産線，還要有 GWH 級别的産能，才能通過制造規模來攤平成本。
一位固态電池企業的高層人士認爲，全固态電池的規模化量産在 10 年内都是一件有挑戰的事。" 我們自己實驗室現在做的全固态電池樣本可能得十幾塊錢一瓦時。即便産業鏈更成熟，成本降到極限也要 5 塊錢一瓦時，這樣車上光一個電池包就得花 50 萬。"
豐田的電動化轉型能否後來居上，押寶在全固态電池是否如約而至。2017 年時豐田便宣布在 2020 年生産固态電池，2025 年實現量産。但 2021 年又改口稱 " 全固态電池進展并不樂觀。"
已經在固态電池量産上跳票過一次的豐田，這次是來勢洶洶，還是信誓旦旦？還需等待其披露更多的技術細節。
純電動汽車發展至今有兩條道路，一條路是超長續航，另外一條路常規續航 +800V 快充。
豐田的全固态電池是超長續航的終極答案，可以将電動汽車的續航裏程提升至 1500 公裏，徹底解決裏程焦慮。如果在全固态電池上深耕十餘年的豐田都不能如期量産，那麽是否意味着常規續航與 800V 快充的組合是否會成爲下一個五年，乃至十年的主流方案。
純電動汽車的技術路線會往何處延伸，似乎也跟豐田的量産目标息息相關。
