随着新能源汽车产业持续发展，电动汽车的续驶里程和安全越来越受到人们的关注，而这些特性都集中体现在动力电池上。如果说锂离子电池打开了电动汽车时代的大门，那么固态电池或许能让电动汽车的发展再上一个新台阶。作为全球数一数二的车企，丰田汽车日前宣布，到2030年将投资1.5万亿日元（约合人民币881亿元），用于车用动力电池的研发、生产和配装。其中，研发层面的投资额为5000亿日元，用于将动力电池的成本削减一半，并打造新型锂离子电池，包括固态电池。在丰田大举投资加快研发的同时，宝马、福特、大众等跨国车企也在积极投资固态电池初创企业，全球固态电池领域的竞争进一步升温。

 

       日系车企大手笔促自研

 

       众所周知，丰田在电动化领域可谓“不走寻常路”，当海外竞争对手大众集团、戴姆勒、宝马、通用汽车、福特，以及日本本土同行日产、本田等汽车厂商竞相转向纯电动技术路线时，丰田依然不紧不慢，保持着自己的步调。

 

       在丰田的电动化战略中，油电混合动力车占据了相当大的比重。丰田于1997年推出了全球首款量产混合动力车——普锐斯，截至目前，旗下混合动力车累计销量已经突破1800万辆。该公司此前预测，到2030年，丰田电气化车辆的年销量将达到800万辆，其中200万辆为纯电动车和氢燃料电池车。也就是说，现阶段丰田的电动化转型仍以混动为主。

 

       虽然丰田在电动化领域转型迟缓招致一些批评之声，但从现实的角度来看，混动技术正源源不断地为丰田提供现金流。实际上，展望未来，丰田一直在为发力纯电动进行技术储备。当前，锂电池技术是纯电动汽车的主流，而丰田正在抓紧研发，目标是在2030年之前提供升级版的新型锂离子电池，主要路径包括：液态电池的材料进化、电池结构革新、全固态电池。

 

       其中，丰田对于固态电池的研发已持续多年，并取得了一些阶段性进展。欧洲专利局与国际能源署此前发布的一份报告显示，丰田10余年来一直在研发下一代电池，2014～2018年，丰田提交的固态电池专利申请数量一直位居榜首。去年4月，丰田与松下成立了一家电池合资公司，核心业务之一就是固态电池。在日本，配装丰田全固态电池的电动汽车于去年8月正式取得牌照，开启路试。为了解决电池循环寿命短的问题，丰田还表示，今后将继续研究、开发固体电解质材料。丰田首席技术官前田正彦表示，丰田十分看好固态电池的前景，预计在2025年之前将下一代电池投入实际应用。

 

       在此次大手笔的电池投资规划中，丰田释放出一个信号，那就是加码纯电动技术，而固态电池将是丰田发展纯电动技术的一个重要筹码。传统液态锂电池的能量密度上限被公认为是300Wh/kg，而固态电池理论上的能量密度可达700Wh/kg，且安全性高、循环寿命长，成为未来锂电池的主要发展方向之一。固态电池主要用于纯电动车，而前田正彦指出，如果工程师能在功率输出的稳定性方面找到平衡，那么丰田考虑将固态电池的应用延伸到混动车上。

 

       事实上，不少人认为，与大众、戴姆勒等企业相比，丰田设置的电动汽车销量目标过于保守，但日本东海综合研究所高级分析师杉浦诚司表示，丰田可能做出了正确的决定，因为这种策略可以为其争取一些时间，使之专注于开发和量产固态电池，而固态电池有望带动电动汽车产业取得新的突破。彭博新能源财经曾发布一份报告称，如果固态电池全面投产，其生产成本可能是目前锂离子电池的40％。

 

       除了丰田外，本田也在社长三部敏宏的领导下加快了对固态电池的研发，计划今年晚些时候尝试启动示范生产线，并希望在2025～2030年将固态电池配装在量产车上。另外，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）此前曾网罗数十家日本车企、电池厂商、材料厂商、大学、研究机构等，共同开展固态电池领域相关基础研究。

 

       欧美车企押宝“潜力股”

 

       与日系车企坚持自主研发相比，欧美车企更青睐通过押宝固态电池初创企业的方式，来掌控这项技术。例如，Solid Power是一家位于美国科罗拉多州的固态电池初创公司，专注于固态电池的研发、生产和销售。早在2017年，宝马和福特宣布投资Solid Power，并于今年进一步扩大投资。去年10月，Solid Power宣布其第一代全固态锂金属软包电池开始进入量产，能量密度达到320Wh/kg。

 

       在宝马和福特的支持下，Solid Power日前宣布，将在美国科罗拉多州建设第二座工厂，新工厂将扩大全固态电池关键材料的产能，包括每年生产多达30吨的硫化物基固体电解质材料，较目前的产能增加20多倍。按计划，宝马和福特将在2022年向其采购全固态电池，并在试验车上进行测试。Solid Power还有意借壳上市，该公司首席执行官道格·坎贝尔称，通过合作与融资，Solid Power争取尽快将固态电池技术应用在电动汽车上。另外，现代汽车和三星集团旗下风投机构也参与过对Solid Power的投资。

 

       与之相比，另一家固态电池领域的“明星”企业QuantumScape则得到了大众集团、上汽集团、比尔·盖茨等知名企业和商界人士的支持，并于去年实现借壳上市。大众集团是其大股东，于2018年向其注资1亿美元，去年宣布追加2亿美元投资。今年5月，QuantumScape与大众集团达成协议，计划于年底前选定双方合资的固态电池试点工厂，目标是在2024年之前建立一条生产线，使得大众能在2025年推出配装固态电池的电动汽车。

 

       据悉，工厂很可能会选址在德国萨尔茨基特，这里也是大众集团的电池生产基地之一。据今年3月大众集团“电池日”透露的信息，大众集团正在布局磷酸铁锂电池、高锰三元锂电池、镍钴锰三元电池以及固态电池。不过，在大众看来，固态电池才是未来车辆动力电池的终极形态，2025年之后可以投入应用。

 

       除了大众集团外，QuantumScape近日向美国证券交易委员会（SEC）披露的一份文件显示，其刚刚与一家营收排名全球前10的整车企业签订了合作协议，将合作评估固态电池原型，并供应相关产品。

 

       2025～2030年商业化可期

 

       虽然固态电池性能优异，但技术门槛也很高，业内普遍认为，固态电池大规模商业化应用还需时日。宁德时代此前坦言，公司已在固态电池领域进行了多年研究，但现阶段全固态电池仍有不少技术难题未解，例如固态扩散和液态扩散难度不是一个数量级，没彻底解决之前很难从根本上做好固态电池。“公司研发固态电池已有多年，处于国内第一梯队，可做出固态电池样品，但相关指标离商业化应用还有较长距离。”宁德时代有关人士表示。

 

       “据我们的观察，没有哪家电池生产商或汽车制造商不关注固态电池的。”德国弗劳恩霍夫协会系统与创新研究所高级科学家克里斯托弗·尼孚表示，“像丰田这样的公司已经具备了一些优势，因为他们已经进行了很长时间的内部研发，而且可能已经知道要构建怎样的供应链了。”不过，丰田并没有那么乐观，前田正彦指出：“技术瓶颈依然不少，由于固态电池不使用电解液，离子导电率大幅降低，且固态电解质界面接触性较差。我们希望能一一攻克这些难题。”

 

       另外，就在今年1月，中国造车新势力企业之一——蔚来汽车宣布，其计划2022年推出的新车将搭载150kWh固态电池，从而使得续驶里程达到1000公里。不过，这更像是一个噱头，蔚来要使用的固态电池，准确地说应该是半固态电池，仍带有液态电解质，与丰田、本田等企业正在研发的全固态电池并不是一回事。

 

       美国GuidehouseInsights能源咨询公司首席分析师萨姆·阿布萨米德指出，固态电池最大的问题是其至今仍未走出实验室阶段，量产难度较大。对于固态电池在量产车上的应用，不少车企将时间节点设定为2025年及之后，例如现代汽车和宝马计划在2030年前为量产车配装固态电池。