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丰田宣布固态电池技术新突破:体积成本减半充电10分钟能跑1200公里

  丰田宣布固态电池技术新突破:体积成本减半充电10分钟能跑1200公里 时间: 2024-04-27 23:41:26 |   作者: 产品中心


  继上月宣布推出新的电动汽车战略之后,近日,丰田再次宣布固态电池技术获重大突破。

  根据外国媒体报道,丰田公司碳中和研发中心的总裁海田敬二表示:“无论是液态电池还是固态电池,我们的目标是彻底改变目前电池过大、过重、过贵的局面,在这方面的潜力上,我们将这一些因素减半。”

  他还表示,公司已开发出了提高电池耐久性的方法,并相信现在可以制造出续航能力为1200公里的固态电池,充电时间为10分钟或者更短。官方还表示,这个全新的固态电池,将会在2027年量产上车。

  总结来说,就是丰田研发的固态电池在成本、尺寸上减半,充电10分钟或更短,续航可达1200公里,且要在2027年实现量产上车。

  也就是还有四年,就有搭载固态电池的电动车。这其实与行业内普遍预测的固态电池将在未来5到10年实现商业化量产的论断相符。

  不过,由于公告中并未宣布更多细节,比如单位体积内的包含的能量、充电和放电速率、可能的充电循环次数、冬季低温下的性能表现,以及由什么制成等,因此外界对此也有质疑。毕竟,像美国的QuantumScape这样的公司近十年来一直在做类似的承诺,但事实上,其固态电池仍然迟迟未能投入量产。

  一直以来,在纯电路线上,丰田的态度始终摇摆,丰田章男更是多次“炮轰”电动汽车。

  不过,与纯电路线态度忽冷忽热形成强烈反差的是,在固态电池的研究方面,丰田却表现出了完全不同的坚持和韧性。

  根据从事专利调查和分析的调查机构Patent Result的多个方面数据显示,全固态电池相关专利排名前十的企业中,日本企业有6家,韩国企业占4家。其中,手握专利数最多的丰田自1990年便着手固态电池的研究。

  2008年,丰田与固态电池初创企业Ilika展开合作。据报道,当时Ilika公司受丰田委托,开始研发全固态电池电解质。

  2012年, 丰田在全球范围首发硫化物固态电池,随后又在2017年表示,和松下达成共识,将共同研发车载方型固态电池。与此同时,丰田还宣布将在2020年~2025年间,推出十款以上采用固态电池的纯电车。

  2021年,丰田改变了“2025年量产”的口风,并在当年的“2030年电池战略会”上表示,在全固态电池方面“进展不乐观”。

  今年5月10日,丰田汽车发布了一则组织变革和高管职位变动的公告,自5月15日起生效。这项组织变革衍生了丰田在技术革新的两个关键组织架构——负责纯电路线的BEV Factory和氢能路线的氢能Factory。

  随后,6月份,丰田举办了一场以“改变汽车未来”为主题的Toyota Technical Workshop技术说明会。在说明会上,丰田宣布已克服全固态电池的耐久性课题,后面只等着解决了成本问题后,就将全面投入量产并配备在纯电车型上,丰田这次又更新了固态电池具体量产的时间为2027-2028年。

  作为全球最大的汽车制造商,丰田的摇摆与坚持或许并不难理解,因为他要的不是追随者的角色,而是领导者。只是,能否超车成功,还需要等待真正的商业化量产。

  不只是丰田的固态电池困在量产之中,前文中提到的QuantumScape,以及像宁德时代这类电池巨头,也都未实现固态电池量产。

  宁德时代董事长曾毓群表示,固态电池有很多科学及技术的基础问题尚未解决,“我们公司深耕10多年,仍难以形成有技术可行性和市场竞争力的产品。”

  但即便固态电池量产困难、单价昂贵、工艺复杂,但其却一直非常关注,一个很重要的原因是,无论在单位体积内的包含的能量、充电速率、安全性、循环寿命上,还是电芯热管理上,它的表现都要优于液态锂电池。

  具体来看,液态电池的电解液溶剂具有易挥发、低闪点的特点,在较高温度下易燃易爆,且具有一定毒性。此外,液态电池的负极表面容易形成锂枝晶,刺穿隔膜造成正负极短路,导致电池起火。

  并且,在单位体积内的包含的能量方面,受重量、体积、安全性等因素限制,液态锂电池已接近单位体积内的包含的能量天花板。

  反观固态电池,锂枝晶在固态电解质中生长缓慢且难刺透,极大降低了电池热失控风险,电池自燃或者爆炸的概率显著减小。

  而从单位体积内的包含的能量来看,固态电池允许适配高能正极与锂金属负极,目前固态电池的实验室数据已超过400Wh/kg,突破传统液态锂电池的单位体积内的包含的能量天花板。因此,也被称为“梦想电池”。

  固态电解质是固态电池的核心,根据所用固态电解质不同,目前业界对固态电池的研究大多分布在在陶瓷(硫化物和氧化物)和聚合物类型上。一直以来,由于固态电解质难以兼顾性能和成本,产业化面临巨大阻碍。

  行业内的研究也从未停止过。“我们得知,在全球顶刊上发表的与固态电池技术相关的论文正在指数般地增长,可以说技术是在商业化的前夜。”欧阳明高曾说过。

  6月27日,中国科学技术大学马骋教授开发了一种新型固态电解质——氧氯化锆锂,并将其发表在国际著名学术期刊《自然·通讯》上。

  据介绍,这样一种材料具有很强的成本优势。如果以水合氢氧化锂、氯化锂、氯化锆进行合成,它的原材料成本仅为11.6美元每公斤,很好地满足了上述50美元每公斤的要求。而如果以水合氧氯化锆、氯化锂、氯化锆进行合成,氧氯化锆锂的成本能更加进一步降低到约7美元每公斤,远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂(10.78美元每公斤),并且不到硫化物和稀土基、铟基氯化物固态电解质的4%。这一发现也被认为,有益于固态电池技术的商业化。

  如果丰田固态电池技术突破的这一消息再被验证属实,伯明翰大学商业经济学教授戴维・贝利认为,可能是未来电动汽车的一个里程碑时刻。

  “通常在原型阶段会有一些突破,但要扩大生产规模就很困难了。”他补充说,“如果这是一个真正的突破,那么它可能是一个颠覆性的改变,甚至能够说是电动汽车行业的圣杯。”

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