今年6月份,豐田曾宣布最早將于2027年投放搭載“全固態(tài)電池”的純電動(dòng)車型,支持超快充和超長續(xù)航,充電10分鐘可行駛1200公里。
早在2010年,豐田宣布計(jì)劃在2025年前實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池小規(guī)模量產(chǎn),在2030年前實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。
固態(tài)電池本質(zhì)上仍舊是鋰電池,其更準(zhǔn)確的叫法是固態(tài)鋰電池。和傳統(tǒng)的鋰離子電池相比,固態(tài)電池使用固體電解質(zhì),取代原來的液態(tài)或凝膠狀的電解質(zhì)和隔膜。
通俗的解釋是,市面包含三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池在內(nèi)的鋰電池,其電解質(zhì)都是液態(tài)的,你可以理解為現(xiàn)在的鋰電池都是液態(tài)電池,只是從外部看起來是固態(tài)的。
而固態(tài)電池是采用固態(tài)化合物為傳導(dǎo)物質(zhì),取代傳統(tǒng)鋰電池的液態(tài)電解質(zhì)。最大的優(yōu)勢是能量密度很高,可以達(dá)到500Wh/kg、甚至600Wh/kg,是現(xiàn)有三元鋰電池能量密度的兩倍以上。
目前來看,固態(tài)電池在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上沒有什么難度,主要的難題在于能否降低成本用于大規(guī)模量產(chǎn)。簡言之,固態(tài)電池造價(jià)太貴了。
歷史性突破
從時(shí)間線來看,從2010年到2027年,豐田量產(chǎn)固態(tài)電池的落地計(jì)劃一直在推進(jìn)。不過,過程并沒有想象得那么順利。
最開始豐田預(yù)期固態(tài)電池上車時(shí)間在2020年至2025年間,2021年,豐田改變了“2025年量產(chǎn)”的口風(fēng),并在當(dāng)年的“2030年電池戰(zhàn)略會(huì)”上表示,在全固態(tài)電池方面“進(jìn)展不樂觀”。今年6月,豐田宣布已克服全固態(tài)電池的耐久性問題,等解決了成本問題后,就將全面投入量產(chǎn)并配備在純電車型上,豐田這次更新固態(tài)電池具體量產(chǎn)時(shí)間為2027年~2028年。
豐田這次是否會(huì)再一次跳票,還是吸引了很多人的關(guān)注。
固態(tài)電池面臨的主要難題就是其生產(chǎn)成本和制造工藝的問題,導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。主要原因是由于固態(tài)電池所使用的電解質(zhì)材料和制造工藝相對復(fù)雜,使得成本難以降低。
日本專業(yè)機(jī)構(gòu)估算,全固態(tài)電池(硫化物類)的制造成本為每千瓦時(shí)6萬-35萬日元,比現(xiàn)有鋰離子電池(1萬4000日元)高4-25倍。
且不說固體電池,就說半固態(tài)電池的生產(chǎn)成本都沒有降下來。我們以NCM811液態(tài)電芯和NCM811半固態(tài)電芯為例,半固態(tài)電芯成本相比液態(tài)電芯成本增加約80%。其中,固態(tài)電解質(zhì)成本是主要成本,占比約50%。因?yàn)楣虘B(tài)電池在電解質(zhì)材料變化、生產(chǎn)工藝改變、產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面存在諸多問題。
另一方面,固態(tài)電池在實(shí)際制造過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。例如,液態(tài)電解質(zhì)可以很好地把電極包裹起來,貼合度相當(dāng)好,而固態(tài)電解質(zhì)要做到這一點(diǎn)卻相對困難。此外,固態(tài)電池的生產(chǎn)過程要求非常精細(xì),對生產(chǎn)設(shè)備的要求也較高,
這些因素都使得全固態(tài)電池的成本居高不下。
隨著技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,固態(tài)電池的成本有望降低。根據(jù)一些預(yù)測,固態(tài)電池的成本可能會(huì)比現(xiàn)在的液態(tài)電池要低,估計(jì)會(huì)有10%-20%的跌幅。
然而,豐田一直以來都沒有公布具體的數(shù)據(jù)和證據(jù),也沒有展示出他們的固態(tài)電池產(chǎn)品或測試結(jié)果,給到世人的印象就是,反正大家都沒造出來,我就是愿意老王賣瓜自賣自夸,這也不排除是給中美歐的競爭對手釋放壓力。
日本此前在戰(zhàn)略選擇上出現(xiàn)失誤,錯(cuò)過了鋰電池發(fā)展期,而目前氫燃料電池乘用車還遙不可及。日本車企只能去大力布局作為下一代電池的全固態(tài)電池。
對友商的影響
關(guān)于豐田固態(tài)電池的進(jìn)展,寧德時(shí)代的首席科學(xué)家吳凱有過這樣的評價(jià):全固態(tài)電池目前還有些核心問題亟待解決,如果豐田說現(xiàn)在能量產(chǎn)全固態(tài)電池,我表示懷疑,但是到2027年,我也沒法預(yù)測,以寧德時(shí)代的技術(shù)水平而言,也很有難度。
筆者認(rèn)為,未來即使固態(tài)電池生產(chǎn)成本真的降下來了,開始了大規(guī)模的市場推廣,也不見得就一定馬上就引爆市場,它還需要考慮市場的接受程度。
因?yàn)?a href="http://m.u63ivq3.com/news/tags263.html" target="_blank" rel="nofollow">動(dòng)力電池不是充電時(shí)間越短越好、續(xù)航越長越好,而是需要一個(gè)綜合對比。
從補(bǔ)能效率來看,現(xiàn)在的鋰電池可以做到充電10分鐘續(xù)航400公里。目前欣旺達(dá)SFC480超級快充電池技術(shù)和寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰4C超充電池可以實(shí)現(xiàn)。
從續(xù)航層面和使用場景來看,目前新能源車主的通行場景還是以城市內(nèi)的通勤為主,每天上下班通行50公里都算是多的。所以,主流的500公里續(xù)航對于這樣的通行強(qiáng)度來說完全夠用。即使在北方的冬天這種寒冷季節(jié),即便打?qū)φ郏?、5天充電一次的頻率對于大部分車主來說是可以接受的。
現(xiàn)在,新能源汽車最大的用車短板在于長途自駕,尤其是在節(jié)假日期間,公用充電樁需要排隊(duì),且充電時(shí)間過長,體驗(yàn)較差。除此之外,新能源消費(fèi)者對于超過1000公里的長續(xù)航并沒有太大的需求。
可以下這樣一個(gè)結(jié)論,未來,只有固態(tài)電池的長續(xù)航產(chǎn)品達(dá)到和現(xiàn)在的磷酸鐵鋰和三元鋰電池同樣的價(jià)格,甚至更低,它才有可能沖擊現(xiàn)有的市場格局。
所以,豐田的固態(tài)電池要想贏得市場,沒那么容易。
據(jù)了解,截至去年9月初,在全球固態(tài)電池領(lǐng)域的專利申請數(shù)量中,近45%來自日本,共有2700余件相關(guān)專利申請,其中授權(quán)發(fā)明專利950余件。中國、美國、德國、韓國緊隨其后。
即便是豐田固態(tài)電池率先實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),它勢必繞不開中國的產(chǎn)業(yè)鏈。中國電池企業(yè)完全有可能憑借產(chǎn)業(yè)鏈和規(guī)模優(yōu)勢降低成本,迅速跟進(jìn),進(jìn)而取得競爭優(yōu)勢。
更何況中國的電池企業(yè)也在加速研發(fā),注意力正在轉(zhuǎn)向新材料、新技術(shù),如果日本不能維持新型電池的開發(fā)速度,在市場競爭中將處于劣勢。
從某種程度上說,中國汽車的確是強(qiáng)大了,再也不是被合資卡脖子的時(shí)候了。