也許是因為對能源路線上的理解過于獨到,豐田一直被視為是擁抱純電路線最猶豫拖沓的典型。不過,近日豐田在日本靜岡縣的研究基地召開了一場技術說明會,圍繞著“電動化”、“智能化”、“多樣化”的主題展示一系列的相關技術儲備,第N次向世界喊話,豐田在純電賽道上雖遲但到。
技術說明會亮“底牌”
拋開事實不談,豐田每次擁抱電動化的姿態還是極為熱烈的。
(資料圖片)
新成立的電動汽車子公司BEV Factory總裁加藤武郎將自己的介紹冠以“BEV將改變未來“之名,加藤曾擔任過比亞迪與豐田合資工廠開發中心的負責人,對純電汽車有著超越老板豐田章男的熱情并不奇怪。
豐田在說明會還現場展示了兩款性能感人的鋰離子電池新品。其中“性能版”電池通過對能量密度的改進來提升車輛續航,據稱可實現1000 km續航,快充20分鐘既可達到80%電量,且成本可降低20%。“普及版”則采用了目前搭載于HEV車型上的雙極性鎳氫電池的雙極結構,續航里程比以往車型增加20%,快充30分鐘可將電量充至80%,成本降低40%。
如果只是對標常規鋰電池性能,豐田并不會給國內頭部電池制造商們帶來什么壓力,畢竟寧王的麒麟電池已經裝車極氪001,這些指標早已實現,不過能夠降本20-40%倒是頗具吸引力。但細想一下好像也沒什么擔憂,豐田產品在中國市場向來不以性價比著稱,這個降本最后恐怕也難能體現在中國市場的競爭力上。
真正能讓行業“抖三抖”的重磅是豐田在全固態電池技術方面的突破。說明會上,豐田宣布已克服全固態電池的耐久性課題,后面只等著解決了成本問題后,就將全面投入量產并配備在純電車型上,豐田這次又更新了固態電池具體量產的時間為2027~2028年。
由于全固態電池的電解質為固體,離子運動速度更快,對高電壓、高溫環境更具耐受力,因此能夠有效提高輸出功率、增加續航里程、縮短充電時間。但是固體電解質由于電池的充放電會導致反復膨脹和收縮,在這一過程中可能會出現龜裂,最終導致離子難以通過正負極之間,所以電池壽命較短仍是目前固態電池有待解決的課題。
豐田副社長首席技術官中島裕樹表示:“已經找到很好的材料。不會落后于時代,一定會實現實用化”。
押寶固態電池,實現彎道超車
盡管豐田在油電混動以及氫燃料電池技術路線上走的極為堅定,但在純電路線上,豐田的態度始終搖擺,這種不確定最直接的體現是豐田汽車董事長豐田章男對純電動汽車多次真性情的批判以及多次略顯敷衍的擁抱。
2020年豐田章男就曾公開抨擊純電汽車被過度炒作,純電汽車排放的二氧化碳不比混動車少,一點也不環保。但僅是一年后,21年12月豐田章男就上演了攜15款電動車亮相電動車戰略發布會的“名場面”,宣布2030年豐田純電動汽車(BEV)全球銷量目標為350萬輛,并計劃在電動車開發上投入350億美元。轉瞬間變身為了純電動車最堅定的支持者。
又是一年過去,22年豐田章男在泰國接受采訪時再次“炮轟”電動汽車,為全球汽車行業從業者當“嘴替”,質疑孤注一擲追求電動汽車的可行性。進入23年,豐田章男交棒社長職位給佐藤恒治后,原以為是以加速豐田電動化進程為目的的,但在七國集團領導人峰會期間,豐田章男又牽頭組成“反電者聯盟”,全面抵制純電車。
態度搖擺的結果就是,時至今日豐田在全球范圍內都沒有一款能夠拿得出手的純電車型,在新能源競爭最為激烈的中國市場,被豐田給予厚望的bZ4X非但沒能站穩腳跟,反而落得一個“雜牌”的口碑。
與純電路線態度忽冷忽熱形成強烈反差的是,在固態電池的研究方面,豐田又體現出了獨一檔的百折不撓和韌性。這讓人不禁認為,豐田章男厭惡的不是電動汽車本身,而是跟隨者的角色,而固態電池正是豐田在電動化轉型中彎道超車,重返行業引領者的那張王牌。
豐田在固態電池技術方面一向態度癡迷,早在2008年就已開始布局,目前豐田在全球范圍內擁有1300多項固態電池專利,專利數量上遙遙領先于所有對手。
研發成績也拿得出手。早在2012年,豐田就發布了硫化物固態電池,引發了行業震動,。而在此之前,固態電解質的研發都集中在氧化物和聚合物的方向,但聚合物和氧化物路線電池導電率都遠低于液態電池,豐田的硫化物電解質讓固態電池電導率首次超過液態電池。
不過硫化物也是一條最難的固態電池技術路線,所以在量產裝車這件事上,豐田頻繁跳票。2017年豐田曾宣布將在2020年初開始生產固態電池,并于2025年實現量產。而到了2021年,豐田又在“2030年電池戰略會”上改變了口風,表示其在全固態電池方面“進展并不樂觀”,并且全固態電池的導入將“從HEV車型開始”。
6月的這場技術說明會上,豐田再次更新口徑,“全固態電池將作為BEV車型電池,計劃于2027~28年實現量產化”,信心滿滿,顯然是有了實質性的進展。
一旦突破固態電池的技術瓶頸,豐田的電動化轉型也就有可能駛入快車道。
固態電池,真能筑起高墻么?
看似在固態電池技術的搶先落地上有著十足信心,但如果豐田押寶固態電池就想著能實現彎道超車,重返領導者位置,似乎也沒那么簡單,畢竟舍得在固態電池技術方面花力氣的不只有豐田。
同為日系代表的日產,在固態電池的量產方面也早早就吹過了風。
如果單論電動化的決心,日產的姿態要比豐田端正許多,21年時日產就提出了“日產汽車2030愿景”,而這一愿景的核心就是電驅化。按照遠景,到26年日產將投入約1128億人民幣加快電動技術轉型,在2030年之前推出包含15款BEV車型在內的共計23款電驅化車型。同時,日產還在22年宣布與NASA合作開發新型全固態電池,并計劃24年在日本橫濱建造試點工廠,28年推出搭載全固態電池的電動車型。
性能方面日產也做到了“把話說滿”,固態電池能量密度接近傳統鋰電池的兩倍,充電時間為鋰電池的三分之一,并且減少了昂貴的稀有金屬用量,可有效降低電池成本。按日產的規劃,28年全固態電池成本要降至75美元/KWh,并在未來進一步降低至65美元/KWh。而在中國市場,行業內對三元鋰電池的價格預估是25年或降至500元/KWh(約為70美元左右),起步就要與三元鋰電池拼價格,不得不說日產的目標也是足夠激進。
美國的初創企業在固態電池研究方面也畫過不少“大餅”,其中的代表企業QuantumScape。QS成立于2010年,由斯坦福大學科學家三人創立,并得到了比爾蓋茨、大眾集團、德國馬牌集團的投資,目前已成為固態電池技術研發頭部企業,擁有超過200項固態電池專利技術。
根據財報信息透露,QS的產品性能堪稱炸裂,較傳統鋰電池續航提高80%,最高續航接近2000 km;體積能量密度超過1000Wh/L,是目前特斯拉Model3電池的4倍;可在15分鐘內充滿80%的電量,800次充電后仍能保持80%以上的容量,正常使用壽命將達到12年左右。此外,QS還高調宣布已開始在美國加州建設生產工廠,計劃于23年開始試產部分固態電池,25年實現大規模量產。但在經歷了一陣股價狂歡之后,資本對此類“畫大餅”的實驗室成果似乎也失去了興趣,這也讓QS的股價從最高的132美元跌至了如今的8美元之內。
在固態電池技術的研究方面,中國電池企業所選擇的路線更加現實,沒有去死磕各種技術瓶頸,而是折中發力半固態電池。盡管半固態電的方案被松下、LG新能源等電池巨頭們視為過渡方案,并不具備長遠發展意義,但卻符合國內以市場驅動為主的現狀,既要性能上突破液體電池的極限,有要保證商業化的快速落地。
中國的頭部固態電池公司,衛藍新能源、清陶能源、贛鋒鋰業、輝能科技等,其量產產品都是以高鎳三元為正極材料,氧化物半固態電解質、硅基負極的半固態電池。
為了吸引資本,中國企業也同樣善于造勢,但在實現量產的問題上,半固態電池方案確實要比固態靠譜的多。比如衛藍已規劃了北京房山、江蘇溧陽、浙江湖州和山東淄博4大生產基地,目前推出了350Wh/kg的半固態電池。國軒高科2022年5月發布首款半固態電池產品,單體能量密度達360Wh/kg。清陶能源率先實現了產業化,建有國內首條固態鋰電池產線和全球首條固態動力電池規模化量產線。贛鋒鋰業一代半固態電池已經開始量產,二代產品的安全性能也已達到車規要求。
不過從性能上看,目前的半固態電池遠達不到全固態電池所描繪的那樣完美,依舊存在短板,一是較現有液態電池能量密度提升并不明,二是在成本上,半固態電池仍有很多挑戰。
4月上海車展中,寧德時代發布了名為“凝聚態電池”的全新產品,能夠達到500Wh/kg能量密度,這幾乎是當前三元鋰電池能量密度天花板的1.5倍,因此也引起了大量關注。按官方的說法,凝聚態電池并不是傳統意義上的半液半固態的電池,但其電解質實際上也一種半固態化的膠質狀態,而這也為半固態電池的未來注入了一針強心劑。
盡管目前液體鋰電池在能量密度、充電速度、安全性、成本等方面已經初步滿足了用戶的需求,但電池技術如果繼續有所突破,現有的電動汽車競爭格局還是會被迅速打破。從產品配方、電池材料產能,再到生產線,豐田這次的利好消息也只能算是拉開了固態電池走向量產目標的序幕,如果最終的固態電池產品無法在能量密度、安全性、成本、充電速度、耐溫性和良品率這些核心要素上對液體電池形成全面的超越,普及依舊是困難重重,畢竟車企關心的是性價比最佳的電池產品,而不是液體、半固態或是固態的技術路線之爭。
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