7月24日,本应该是奥运会开幕的日子,而在这场盛宴上除了英姿飒爽的运动员们,我们本应该还能见到搭载了丰田最新固态电池的概念车;只可惜随着奥运会的推迟,丰田全新固态电池亮相的时机估计也会延后很多。
不过亮相的延后并不代表着研发停滞。日前丰田汽车动力总成公司执行副总裁兼电池业总经理Keiji Kaita接受媒体采访的时候,就公布了固态电池技术的新进展,如果这些关于固态电池的技术点在量产车型上都能够实现,那么在很长一段时间内,这或许就会成为纯电动汽车的最佳“打开方式”。
对于固态电池,很多人了解得不多,相比于传统锂电池,同等体积下它拥有更高的能量密度,大约是锂电池的3-4倍,按照这个能量密度来推算,搭载固态电池车辆的续航里程突破1000公里应该是手到擒来。同时它的充电速度也要快很多,从零到充满仅用 15 分钟。还不容易受到环境温度的影响,即便使用30年以上,还能够保持90%以上的性能,几乎是解决了锂电池所有的弱点。
这意味着丰田的固态电池一旦量产,那么特斯拉、宁德时代等车企打造的所谓“百万公里电池”就根本无法与之抗衡了。
回顾丰田过去十几年在新能源汽车方面的投入,你会发现丰田进入固态电池领域极早。从2004年开始,丰田就已经进行了全固态电池的研发,并积累了第一手固态电池技术。2008年2月,丰田与伊利卡达成合作,共同研发固态电池材料。2017年10月,丰田宣布加速研发固态电池技术。2018年6月,日本新能源产业技术综合开发机构启动了开发全固态电池的项目,由丰田与松下等汽车、电池和材料企业,以及京都大学、日本理化学研究所等学术机构,共同合作研究。2019年1月,丰田宣布在2020年前与松下设立车载电池新公司,致力于开发、量产固态电池。2019年5月,丰田展出其正处于试制阶段的全固态电池样品。
因此目前丰田所能够拿得出的,已经是经过了16年研发的相对成熟的产品了。可即便如此,Keiji Kaita仍然表示现在讨论固态电池的上市时间还太早,和很多前瞻性技术一样,其商业化同样面临多重障碍。
据报道显示,在技术问题上似乎工程师还无法解决高能量密度的安全性和耐用性问题。该公司似乎也正在对化学成分进行微调,以最大程度地减少电池衰退。还有批量生产的问题,电池必须在“超干燥、不含水的环境”中制造,目前的制造方法是在透明的隔间里,工作人员用密封橡胶手套组装电池。这显然不尽人意,丰田工作人员将其描述为“缓慢,笨拙且不适合大规模生产”。
此外据丰田内部人士透露,目前固态电池的另一大问题在于成本,未来成本需要低于100美元/kWh才能与燃油机相抗衡,很显然固态电池的降本还有较长一段路要走。不过对于这种带有“牛角尖”性质的技术研究,往往是日系企业的优点,当发现某一技术有巨大潜力时,会数十年如一日投入巨资进行研发,例如日产汽车研发的可变压缩比发动机,官方称研发周期长达20年,累计投入超过200亿美金。相信随着技术的成熟,产业化规模放量,技术成熟后其成本下降也可期。
其实固态电池应该是车企们未来几年的共同研发目标。目前放眼全球市场,除了丰田、大众外,宝马、福特、现代等车企近几年也陆续投资了Soild Power等固态电池技术科创公司。
今年6月,大众汽车宣布将增加对固态电池开发商Quantum Scape的投资,增资的金额为2亿美元(约合人民币14.2亿元),大众方面表示此举是为了进一步开发固态电池。公开信息显示,Quantum Scape是斯坦福大学前研究人员于2010年在美国圣何塞成立的新公司,主要从事固态电池研发工作,拥有了约200项固态电池技术专利和专利申请。
这是大众汽车第三次对该公司进行投资,2014年大众就出资持有了这家公司5%的股份;2018年,大众又出资1亿美元(约合人民币7.1亿元)与QuantumScape成立了合资公司。接连三次向这家公司注资,足可见大众汽车对于固态电池的重视。
国内方面,最早实现固态电池装车的企业是天际汽车。2019年,天际汽车推出了首款搭载固态电池的ME7样车,并宣称在2021年实现量产(现在看来或许会凉)。该样车搭载的是由辉能科技提供的固态电池。
同时蔚来汽车也跟辉能科技达成了战略合作关系,双方将共同致力于固态电池的研发,产品也会首先提供给蔚来旗下车型使用;此外,爱驰汽车也跟辉能科技展开合作,双方也会推进固态电池相关技术的应用和开发。
最早宣布量产全固态电池的是正是清陶能源。合众公司则与清陶能源达成全面深度合作,共同推进固态电池的研发与应用。合众公司首席研发官王可峰透露,合众旗下第二款量产车——哪吒U将由此成为全球首款搭载固态电池的量产车。目前,双方已经进行了近两年的联合研发和测试,计划10月份申报工信部公告,年底前量产500台。
当然了,锂离子动力电池巨头们也不甘落后的正在加速固态电池的研发。例如,比亚迪正在积极推进固态电池项目商用;国轩高科2019年推出了半固态电池的试生产线;此前一位宁德时代电池开发负责人也曾表示,宁德时代已制作样品,但是实现量产恐怕还要等到2030年。
在过去十年中,我们经历了电池技术大幅度的进步、提升,而预计在下一波浪潮中,固态电池会成为当仁不让的主角。更强的续航、更短的充电时间、更长的寿命,估计待到固态电池普及,消费者们对于新能源汽车的接受程度会比现在高得多。
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