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2027年量产全固态电池,会是丰田电动车的「银子弹」吗?

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2027年量产全固态电池,会是丰田电动车的「银子弹」吗?

近日,电动化转型“落后”的丰田汽车给自己制定了一个激进的目标:到2026年纯电车销量提升至每年150万辆,到2030年提升到350万辆。

这是一个极具挑战性的任务,2022年丰田的纯电动车仅销售了2.4万辆,而已经倒闭的威马在同期的销量为2.9万辆。

丰田的底气主要来自于固态电池的进展,其CTO中岛裕树称,公司已经找到了更好的材料,能够在2027或2028年实现该技术的商业化,向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车。

拒绝 All in 电动的丰田,早在2012年便开始 All in 全固态电池技术,如今终于开始显露锋芒。

固态电池作为锂电池的“终极技术”,动力电池企业与车企都寄希望于在下一代产品上抢占先机,成为或者掌控“未来的宁德时代”。

固态电池是的理论能量密度上限是500Wh/kg,可以做到轻松6C充放电,电池刺穿不起火,低温能量不跳水,循环寿命过万次。

因此,固态电池规模量产的难度并不亚于无人驾驶大范围应用。虽然前路漫漫,但技术路线押注已经刻不容缓。

固态电池技术分野

相对于正极材料而言,负极材料的变革对电池的影响更加深远。1991年索尼利用石墨作为负极实现了锂离子电池商业化,石墨负极一直沿用至今。

以目前科学界探知到的负极材料来看,由石墨走向硅负极,再到锂金属负极是一个渐进性的技术路线,锂金属负极的理论能量密度是石墨负极的十倍。

但锂金属负极有一个致命缺陷,会不受控制的形成枝晶,就如同在负极上长出“树枝”一般,刺穿隔膜造成短路,进而导致电池起火。

为了解决这一问题,不怕刺穿的固态电池应运而生。

顾名思义,固态电池使用的是固态电解质,其技术路线可分为三种:氧化物、聚合物与硫化物。国内固态电池企业如北京卫蓝、清陶能源等主推氧化物路线,欧洲是聚合物的代表,日韩企业如丰田、三星SDI则押注硫化物。

三种技术路线都有致命弱点,氧化物电解质的锂离子电导率比液态的还要低;聚合物需要加热到60℃才能正常工作,但超过200℃又会发生燃烧,很难符合动力电池的安全性要求;硫化物的热稳定性很差,需要特殊工艺处理,制备硫化物的过程也很容易产生有毒气体,解决起来会增加成本。

理想的固态电解质材料需要与液态电解质的锂离子电导率相当,具有良好的电化学稳定性,同时制造成本偏低,容易规模量产。综合来看,硫化物最为合适,性能天花板最高,同时难度也最大。

丰田在硫化物路线上义无反顾,固态电池相关专利已经超过1000件,位居全球第一。排名第二的松下专利数不到丰田的一半。

丰田的固态电池项目5年为一期,参加过该项目的人在全球范围内都炙手可热。据36氪了解,2018年有过该项目经验的某固态电池公司合伙人刚回国,便收到了宁德时代抛来的橄榄枝,意欲以其为核心组建固态电池团队。

执意硫化物全固态电池的丰田进展十分缓慢。国内企业摸清了全固态电池的量产难度后,纷纷在商业化上选择了的折中方案——半固态。

赣锋锂电东风汽车在2021年合作开发了50辆搭载了半固态电池的东风风神E70;清陶能源也官宣公司半固态电池将在今年应用于上汽自主品牌新款车型;进展最快的北京卫蓝已经与蔚来深度绑定,今年三季度全新ES6车型将搭载卫蓝的150度半固态电池包。

但半固态电池在技术上也未完全成熟。据36氪了解,截至2022年末北京卫蓝的生产良率仍不足50%,没有达到蔚来的要求标准,而限制良率的关键环节便是卫蓝半固态电池的核心工艺——原位固化。

半固态电池的难度尚且如此,丰田的全固态电池能如期量产吗?