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丰田：靠固态电池“攻城略地”？

时间:2021-02-17 13:48来源:汽车头条 作者:李阳
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      近段时间以来，固态电池热度再次上升。先有专注于固态电池技术的美国初创企业QuantumScape公布了最新固态电池的性能数据，被认为是首个商业上可行的固态电池，再有蔚来汽车宣布将于明年量产装车容量为360Wh/kg的准固态电池引发行业对固态电池量产的猜想。固态电池的消息之所以能引起行业反响、刺激资本市场活跃，都是因为在现有技术条件下，传统的液态电池的能量存储能力正接近瓶颈，而容量更大且更为安全的固态电池或许将成为电动化车辆的主要能源供给方式，市场前景不可估量。
 
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      固态电池热度再起，作为全球固态电池研究中佼佼者的丰田也没闲着。有消息称丰田汽车将在今年推出一款颠覆性的固态电池，该电池可提供 500公里续航，可以在10分钟内就可以从空电充至满电，并且具有极小的安全隐患。
 
      从动力电池物理结构分析，主要分为四种：即凝胶态电池、半固态液体电池、准固态液体电池、全固态电池。凝胶态电池是指只含有液体电解质，半固态液体电池指半固态液体电解质质量百分比<10%，准固态液体电池指准固态液体电解质质量百分比<5%，全固态电池指全固态不含有任何液体电解质。
 
      目前，无论是哪种形式的电动汽车，使用的动力电池几乎都属于凝胶态电池。但受其原理制约，凝胶态电池有许多明显短板不可避免。比如因不稳定性而带来的安全隐患、在低温条件下导致的性能下降以及电池容量接近瓶颈等问题。全球汽车产业正处于转型时期，燃油车向电动车过渡并不是仅靠政策引导就能实现，因此，在现有条件下，电池技术能否实现重大突破便成为电动化转型的关键。
 
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      传统的锂电池两端为电池的正负两极，中间为液态电解质，电池充放电过程是由锂离子从正极到负极再到正极的运动中完成。液态电解质的存在，一方面会存在泄露风险，另一方面，也会让电池整体的体积增大，占用空间更多。相比传统锂电池，固态电池采用固体电极和电解质，除了可以避免电解质泄露、更好的控制体积，还具有抑制锂枝晶、不易燃烧、不易爆破不会在高温下发生副反应等特性，这也意味着固态电池可以成为更安全的电容载体。

 

1.丰田的固态电池为什么更受关注？
 
      据不完全统计，自从固态电池概念兴起以来，全球范围内约有50多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术。在国际发明专利方面，日本占据了全球范围内一半以上，丰田更是以多项专利占据了单一机构中的首位。正因如此，关于丰田固态电池的一举一动都备受关注。
 
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      早在2004年，丰田就开始了全固态电池的研发，虽然丰田成功把电池搭载到了电动汽车COMS中，但丰田因其量产难度太大而没有将其技术用于量产。
 
      2008年2月，丰田与南安普顿大学孵化出的初创公司伊利卡达成合作，共同进行固态电池材料的研发。
 
      2014年，丰田汽车介绍了其与伊利卡在固体电池合作上的进展。丰田汽车负责固态电池业务的高级执行董事奥田平表示：“丰田已经研发出了能量密度400Wh/L的固态电池，比同时期的锂离子电池能量密度高出约1/3。”与此同时，丰田的工程师表示，到2025年，丰田将会把固态电池的能量密度提升到600-700Wh/L，能够为电动汽车提供约1000公里的续航里程。
 
      2017年12月13日，丰田与松下宣布达成战略合作，联合研发车载方型固态电池。丰田表示，在2025年之前会将固态锂电池实用化。
 
      2018年6月，丰田与松下、京都大学、日本理化学研究所等学术机构及汽车、电池、材料企业，共同合作启动了开发全固态电池的项目。
 
      2019年1月，丰田宣布在2020年前与松下设立车载电池新公司，致力于开发、量产固态电池。
 
      2019年5月，丰田展出其正处于试制阶段的全固态电池样品。
 
      尽管丰田在固态电池领域已经取得了很多成果，但想要达到量产仍然需要相当长的时间。先后在索尼公司、丰田公司、本田公司供职的专家大木栄幹在一场有关日本固态电池现状的演讲中提到，“现在丰田所做的硫化物的全固态电池仍然停留在研发的阶段，所以在现阶段的技术水平，绝对不可能量产。”而按照丰田最新的计划，搭载固态电池的的车辆量产最早也要到2025年左右。这也意味着，在技术未取得完全突破的时候，丰田还无法靠着固态电池去“攻城略地”。
 
2.固态电池只是丰田电动化转型中的锦上添花
 
      2019年，丰田汽车宣布将“丰田2030计划”提前5年，截至2025年，丰田汽车旗下的油电混合动力车（HEV）、插电式混合动力车（PHEV）、纯电动车（EV）、燃料电池车（FCEV）的年销量将达到550万辆，其中纯电动车和燃料电池车超过100万辆。从以上目标看，丰田汽车在电动化转型的过程中，纯电动化只占一部分，电动化的目标更多需要凭借发展HEV、PHEV与FCEV才能得以实现。
 
      从1997年推出首款油电混合动力的普锐斯车型以来，截至2020年7月，丰田已经在全球累计销售了超过1600万辆电动化车辆，在中国以HEV为主的电动化车型的累计销量也突破了100万辆。
 
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      除了大力发展HEV技术，丰田在FCEV领域也取得了不俗的成果。丰田内部认为，“氢燃料电池车是对社会贡献度极高的‘终极环保车’”。早在1992年，丰田就开始研究氢燃料电池汽车，其首款氢燃料电池车型Mirai于2014年底在日本上市，计划在2025年达到20万辆，引发了不小的关注度。在去年年底，第二代Mirai车型也已经上市。
 
      无论是在HEV还是FCEV领域，丰田都拥有非常深厚的技术积累，并且商业化落地也早已成型，所以丰田电动化转型实现方式并不拘泥于纯电动，这也意味着困扰纯电动车型最大的电池问题对丰田来说并非是“燃眉之急”。因此，固态电池在能量密度、快速补能以及安全性方面虽具有极大优势，但在目前的技术条件下，固态电池也只能是丰田在电动化转型过程中的锦上添花。

(责任编辑：子蕊)
文章标签： 电池 固态电池 丰田
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