中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“充電10分鐘甚至更短，續(xù)航可達(dá)到1200公里?！彪S著豐田汽車(chē)宣布其固態(tài)電池研究取得突破，固態(tài)電池近日熱度升溫，不斷刷屏。
7月14日，巴斯夫宣布與長(zhǎng)三角物理研究中心在江蘇省溧陽(yáng)市成立聯(lián)合研究中心，將重點(diǎn)關(guān)注固態(tài)電池和鈉離子電池。同日，德?tīng)柟煞菰诨卮鹜顿Y者提問(wèn)時(shí)表示目前正在積極推進(jìn)固態(tài)電池產(chǎn)品測(cè)試的相關(guān)研發(fā)工作。
而就在幾天前，蔚來(lái)汽車(chē)更新用戶手冊(cè)，全新ES6等在內(nèi)的6款車(chē)型手冊(cè)中都添加了關(guān)于150kWh電池包的信息，這也意味著蔚來(lái)汽車(chē)的半固態(tài)電池量產(chǎn)上市在即。
不過(guò)，發(fā)明10年的固態(tài)電池離量產(chǎn)仍很遙遠(yuǎn)。豐田汽車(chē)表示，預(yù)計(jì)在2027年至2028年逐步實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的規(guī)?；a(chǎn)。國(guó)內(nèi)同行對(duì)固態(tài)電池量產(chǎn)也沒(méi)有明確時(shí)間表。
而阻礙量產(chǎn)的一大問(wèn)題是成本。
雖然如此，動(dòng)力電池向固態(tài)電池發(fā)展的方向已越來(lái)越清晰。真鋰研究首席分析師墨柯在接受新京報(bào)貝殼財(cái)經(jīng)記者采訪時(shí)表示，單從能量密度提高方面來(lái)看，最具確定性的依然是鋰離子電池，但具體的技術(shù)方向以固態(tài)電池為主，固態(tài)電池的能量密度可以到400Wh/kg甚至更高。
車(chē)企與電池廠布局背后：固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)在哪？
實(shí)際上，不只是豐田汽車(chē)在固態(tài)電池領(lǐng)域有所布局，和豐田汽車(chē)并稱(chēng)為日系三巨頭的日產(chǎn)汽車(chē)和本田汽車(chē)也已發(fā)布固態(tài)電池的規(guī)劃。日產(chǎn)汽車(chē)計(jì)劃在2028年推出首款搭載固態(tài)電池的量產(chǎn)車(chē)型；本田汽車(chē)則規(guī)劃在2024年啟用固態(tài)電池的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線，所生產(chǎn)的電池將用于2020年代后半期推出的車(chē)型，該生產(chǎn)線的投資將達(dá)到430億日元。
此外，寶馬集團(tuán)也提出計(jì)劃2025年前推出全固態(tài)電池原型車(chē)，2030年應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)。
而國(guó)內(nèi)很多企業(yè)將半固態(tài)電池作為固態(tài)電池的切入點(diǎn)，如上汽集團(tuán)與清陶能源合作研發(fā)半固態(tài)電池，預(yù)計(jì)2023年推出半固態(tài)電池車(chē)型，2025年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)；東風(fēng)汽車(chē)2024年半固態(tài)電池量產(chǎn)裝車(chē)；寧德時(shí)代雖未明確半固態(tài)電池和固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間點(diǎn)，但也表示目前正在研發(fā)全固態(tài)電池。
而讓各家動(dòng)力電池廠和車(chē)企趨之若鶩的固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)在哪里？
固態(tài)電池和液態(tài)電池均為鋰電池的分支，主要差別在于電解質(zhì)的使用，兩者分別采用固態(tài)和液態(tài)電解質(zhì)材料。北京特億陽(yáng)光新能源總裁祁海珅對(duì)新京報(bào)貝殼財(cái)經(jīng)記者表示，鋰電最重要的追求是高能量密度、高安全性和高循環(huán)壽命，在這三重需求下，固態(tài)電池在目前來(lái)說(shuō)是最好的發(fā)展路徑。
相比之下，全固態(tài)電池在降低電池起火和爆炸風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上可以選擇更高容量的正負(fù)極材料，有望將動(dòng)力電池的能量密度提高至500Wh/kg以上，較目前的水平接近翻番。祁海珅表示，鋰電行業(yè)最終還是要向固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展的，它的路徑應(yīng)該從目前的液態(tài)、固液混合到全固態(tài)電池。他進(jìn)一步表示，目前固態(tài)電池處于產(chǎn)業(yè)化前期，不同技術(shù)路線有不同的企業(yè)在跟進(jìn)，核心問(wèn)題是材料性能的改善。
突破與質(zhì)疑：固態(tài)電池量產(chǎn)難在哪？
對(duì)于豐田而言，固態(tài)電池是其在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域打翻身仗的主要希望。
日前，豐田汽車(chē)表示，其固態(tài)電池的研究取得突破，電池重量、體積和成本都將減半，充電10分鐘甚至更短，續(xù)航可達(dá)到1200公里。而按照豐田汽車(chē)透露的生產(chǎn)計(jì)劃，2025年前豐田的全固態(tài)電池將實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，首先搭載在混動(dòng)車(chē)型上；預(yù)計(jì)將在2027年開(kāi)始為電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)固態(tài)電池，在2027年至2028年逐步實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的規(guī)模化生產(chǎn)，到2030年前豐田全固態(tài)電池要實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)。
對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士存有質(zhì)疑。寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱直言，“全固態(tài)電池目前還有些核心問(wèn)題亟待解決。如果豐田說(shuō)現(xiàn)在能量產(chǎn)全固態(tài)電池，我表示懷疑。目前全行業(yè)誰(shuí)都不具備量產(chǎn)全固態(tài)電池的能力。至于到2027年能否量產(chǎn)，作為技術(shù)人員，我也很難說(shuō)得準(zhǔn)確?！?
而對(duì)豐田提出的成本減半目標(biāo)，吳凱認(rèn)為，電池成本減半其實(shí)很難做到，即使固態(tài)電池完全不需要電解液和隔膜，成本也降不了一半。
被質(zhì)疑的背后是固態(tài)電池本身存在亟待攻克的難題。汽車(chē)行業(yè)分析師張翔認(rèn)為，固態(tài)電池的發(fā)展有點(diǎn)慢，從發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有十多年了，但是一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
豐田汽車(chē)也曾在固態(tài)電池的量產(chǎn)上出現(xiàn)過(guò)跳票。2017年豐田汽車(chē)曾表示將在東京奧運(yùn)會(huì)上展示固態(tài)電池技術(shù)，但因技術(shù)挑戰(zhàn)，被迫推遲到2025年量產(chǎn)；時(shí)至2021年又表示量產(chǎn)計(jì)劃推遲至2027年。
祁海珅進(jìn)一步表示，電池成本占比較高，車(chē)企布局電池能夠有效降低成本，掌握核心技術(shù)，未來(lái)動(dòng)力電池企業(yè)或?qū)⒊蔀榇蟛糠周?chē)企布局的重點(diǎn)。
但業(yè)內(nèi)認(rèn)為固態(tài)電池的量產(chǎn)仍存在很大難題。墨柯表示，目前豐田已生產(chǎn)出固態(tài)電池樣品并裝車(chē)測(cè)試，但可能仍存問(wèn)題需要解決或者量產(chǎn)計(jì)劃還未搞定。有觀點(diǎn)認(rèn)為，固態(tài)電池目前仍面臨負(fù)極、電解液材料技術(shù)突破等問(wèn)題，若要以金屬鋰應(yīng)用固態(tài)電池負(fù)極材料，還會(huì)面臨相當(dāng)?shù)某杀緣毫Α?
祁海珅認(rèn)為，固態(tài)電池目前還面臨產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；y題。最主要的就是成本，固態(tài)電解質(zhì)目前用到的部分稀有金屬原材料價(jià)格較高，氧化物電解質(zhì)含鋯、硫化物電解質(zhì)含鍺，疊加為高能量密度使用的高活性正負(fù)極材料尚未成熟，固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極成本較高。
其次，全固態(tài)對(duì)生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制、材料問(wèn)題、工程化問(wèn)題等也提出了更嚴(yán)苛的要求。祁海珅認(rèn)為 ，未來(lái)兩三年內(nèi)很難看到固態(tài)電池大批量生產(chǎn)，其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍有難度，但在一些特定區(qū)域的示范應(yīng)用或者小批量應(yīng)用短期內(nèi)還是可以實(shí)現(xiàn)的。
墨柯進(jìn)一步表示，動(dòng)力電池向固態(tài)電池發(fā)展的方向已經(jīng)越來(lái)越清晰，布局固態(tài)電池領(lǐng)域的企業(yè)和資本也在增加，而這顯然會(huì)加快固態(tài)電池技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。TrendForce發(fā)布的新能源車(chē)固態(tài)電池發(fā)展分析報(bào)告顯示，隨著車(chē)廠加速在固態(tài)電池的投資與研發(fā)，搭配高活性正負(fù)極材料的全固態(tài)電池有望在2030年-2035年開(kāi)始量產(chǎn)。
