鉅大LARGE | 點擊量：645次 | 2021年03月02日
豐田：靠固態(tài)電池“攻城略地”？
近段時間以來，固態(tài)電池熱度再次上升。先有專注于固態(tài)電池技術的美國初創(chuàng)企業(yè)QuantumScape公布了最新固態(tài)電池的性能數據，被認為是首個商業(yè)上可行的固態(tài)電池，再有蔚來汽車宣布將于明年量產裝車容量為360Wh/kg的準固態(tài)電池引發(fā)行業(yè)對固態(tài)電池量產的猜想。
固態(tài)電池的消息之所以能引起行業(yè)反響、刺激資本市場活躍，都是因為在現有技術條件下，傳統(tǒng)的液態(tài)電池的能量存儲能力正接近瓶頸，而容量更大且更為安全的固態(tài)電池或許將成為電動化車輛的主要能源供給方式，市場前景不可估量。
固態(tài)電池熱度再起，作為全球固態(tài)電池研究中佼佼者的豐田也沒閑著。有消息稱豐田汽車將在今年推出一款顛覆性的固態(tài)電池，該電池可提供500公里續(xù)航，可以在10分鐘內就可以從空電充至滿電，并且具有極小的安全隱患。
從動力電池物理結構分析，主要分為四種：即凝膠態(tài)電池、半固態(tài)液體電池、準固態(tài)液體電池、全固態(tài)電池。凝膠態(tài)電池是指只含有液體電解質，半固態(tài)液體電池指半固態(tài)液體電解質質量百分比
目前，無論是哪種形式的電動汽車，使用的動力電池幾乎都屬于凝膠態(tài)電池。但受其原理制約，凝膠態(tài)電池有許多明顯短板不可避免。比如因不穩(wěn)定性而帶來的安全隱患、在低溫條件下導致的性能下降以及電池容量接近瓶頸等問題。全球汽車產業(yè)正處于轉型時期，燃油車向電動車過渡并不是僅靠政策引導就能實現，因此，在現有條件下，電池技術能否實現重大突破便成為電動化轉型的關鍵。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
傳統(tǒng)的鋰電池兩端為電池的正負兩極，中間為液態(tài)電解質，電池充放電過程是由鋰離子從正極到負極再到正極的運動中完成。液態(tài)電解質的存在，一方面會存在泄漏風險，另一方面，也會讓電池整體的體積增大，占用空間更多。相比傳統(tǒng)鋰電池，固態(tài)電池采用固體電極和電解質，除了可以避免電解質泄漏、更好的控制體積，還具有抑制鋰枝晶、不易燃燒、不易爆破不會在高溫下發(fā)生副反應等特性，這也意味著固態(tài)電池可以成為更安全的電容載體。
豐田的固態(tài)電池為什么更受關注？
據不完全統(tǒng)計，自從固態(tài)電池概念興起以來，全球范圍內約有50多家制造企業(yè)、初創(chuàng)公司和高校科研院所致力于固態(tài)電池技術。在國際發(fā)明專利方面，日本占據了全球范圍內一半以上，豐田更是以多項專利占據了單一機構中的首位。正因如此，關于豐田固態(tài)電池的一舉一動都備受關注。
早在2004年，豐田就開始了全固態(tài)電池的研發(fā)，雖然豐田成功把電池搭載到了電動汽車COMS中，但豐田因其量產難度太大而沒有將其技術用于量產。
2008年2月，豐田與南安普頓大學孵化出的初創(chuàng)公司伊利卡達成合作，共同進行固態(tài)電池材料的研發(fā)。
2014年，豐田汽車介紹了其與伊利卡在固體電池合作上的進展。豐田汽車負責固態(tài)電池業(yè)務的高級執(zhí)行董事奧田平表示："豐田已經研發(fā)出了能量密度400Wh/L的固態(tài)電池，比同時期的鋰離子電池能量密度高出約1/3。"與此同時，豐田的工程師表示，到2025年，豐田將會把固態(tài)電池的能量密度提升到600-700Wh/L，能夠為電動汽車提供約1000公里的續(xù)航里程。
2017年12月13日，豐田與松下宣布達成戰(zhàn)略合作，聯合研發(fā)車載方型固態(tài)電池。豐田表示，在2025年之前會將固態(tài)鋰電池實用化。
2018年6月，豐田與松下、京都大學、日本理化學研究所等學術機構及汽車、電池、材料企業(yè)，共同合作啟動了開發(fā)全固態(tài)電池的項目。
2019年1月，豐田宣布在2020年前與松下設立車載電池新公司，致力于開發(fā)、量產固態(tài)電池。
2019年5月，豐田展出其正處于試制階段的全固態(tài)電池樣品。
盡管豐田在固態(tài)電池領域已經取得了很多成果，但想要達到量產仍然需要相當長的時間。先后在索尼公司、豐田公司、本田公司供職的專家大木栄幹在一場有關日本固態(tài)電池現狀的演講中提到，"現在豐田所做的硫化物的全固態(tài)電池仍然停留在研發(fā)的階段，所以在現階段的技術水平，絕對不可能量產。"而按照豐田最新的計劃，搭載固態(tài)電池的的車輛量產最早也要到2025年左右。這也意味著，在技術未取得完全突破的時候，豐田還無法靠著固態(tài)電池去"攻城略地"。
固態(tài)電池只是豐田電動化轉型中的錦上添花
2019年，豐田汽車宣布將"豐田2030計劃"提前5年，截至2025年，豐田汽車旗下的油電混合動力車（HEV）、插電式混合動力車（PHEV）、純電動車（EV）、燃料電池車（FCEV）的年銷量將達到550萬輛，其中純電動車和燃料電池車超過100萬輛。從以上目標看，豐田汽車在電動化轉型的過程中，純電動化只占一部分，電動化的目標更多需要憑借發(fā)展HEV、PHEV與FCEV才能得以實現。
從1997年推出首款油電混合動力的普銳斯車型以來，截至2020年7月，豐田已經在全球累計銷售了超過1600萬輛電動化車輛，在中國以HEV為主的電動化車型的累計銷量也突破了100萬輛。
除了大力發(fā)展HEV技術，豐田在FCEV領域也取得了不俗的成果。豐田內部認為，"氫燃料電池車是對社會貢獻度極高的'環(huán)保車'"。早在1992年，豐田就開始研究氫燃料電池汽車，其首款氫燃料電池車型Mirai于2014年底在日本上市，計劃在2025年達到20萬輛，引發(fā)了不小的關注度。在去年年底，第二代Mirai車型也已經上市。
無論是在HEV還是FCEV領域，豐田都擁有非常深厚的技術積累，并且商業(yè)化落地也早已成型，所以豐田電動化轉型實現方式并不拘泥于純電動，這也意味著困擾純電動車型最大的電池問題對豐田來說并非是"燃眉之急"。因此，固態(tài)電池在能量密度、快速補能以及安全性方面雖具有極大優(yōu)勢，但在目前的技術條件下，固態(tài)電池也只能是豐田在電動化轉型過程中的錦上添花。
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