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丰田固态电池“进程”

时间:2019-11-21 08:50来源:中国电池联盟 作者:龙阙
点击: 次
 
       6月7日，寺师茂树非常不情愿，但又无可奈何地当着全球媒体坦言，丰田犯了一个巨大的错误——应该早点儿搞电动汽车！
  
       寺师茂树宣布，丰田汽车将全面调整电动车战略规划，将原先在2030年实现年销售550万辆电动车的计划提前至2025年。
 
       10月22日，寺师茂树又透露，丰田搭载最新固态电池技术的电动汽车将于2020年东京奥运会亮相，2025年左右可大规模批量生产。
 
       寺师茂树表示，上述固态电池新能源车型将基于丰田e-Palette概念平台进行研发，研发产品将采用纯电动架构，并搭载自动驾驶功能。
 
       寺师茂树何许人？丰田汽车执行副社长！
 
       寺师茂树的公开宣布，意味着丰田要全面进攻电动汽车市场了。
 
       此前很长一段时间里，丰田从不相信电动汽车能成功，而是更看好比较节能的燃油车、混合动力与氢燃料电池汽车。
 
       当然，这也不是没有原因。毕竟，要论对燃油车技术的积累、混合动力汽车的专利申请，以及氢燃料电池汽车的前期投入，能和丰田相提并论的企业恐怕不多。
 
       所以，“普锐斯之父”内山田武曾表示纯电动车不靠谱，纯电动汽车的电池技术根本不成熟。显然，此次转变战略，丰田是迫不得已。
 
      01
 
       在丰田公司，像内山田武一样不看好电动汽车的保守派占大多数，因此对于是否要大力发展纯电动汽车，丰田内部总是充满争议，所以导致了丰田在电动汽车之路上错失良机。
 
       扭转战局，为丰田发展电动汽车奠定基调的，则是丰田章男。
 
       2016年11月30日，丰田章男宣布亲自出任电动车事业部负责人，并宣布启动电动车研发计划，表示在2020年推出第一款车型。
 
       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。
  
       固态锂电池是基于锂电池开发的，相比传统的锂电池，主要是不再用液态或是胶质作为正负极之间的传导材料，从而大幅度提高汽车安全性、耐高温能力能。
   
       从汽车电气化发展来看，从镍氢电池、磷酸铁锂电池，到三元锂电池的使用可以看出，相对而言三元锂电池略有发展潜力。
 
       以比亚迪为例，E5搭载的是磷酸铁锂电池，容量为52kWh，重量为517kg，续航为350公里；而秦EV搭载的是三元锂，容量为61kWh，重量为444kg，续航为400公里。
 
       可以看出，未来至少两三年内，电动汽车还是会以三元锂电池为主。
 
       但是，三元锂电池固然是比老电池好，可极限不过是将电动汽车的实用性升级到“可用”效果。还是以比亚迪为例，用老电池的E5与秦EV毫无实用性，快充一小时电，还充不到一半电量。
 
       三元锂电池虽然提高了汽车实用性，快充半小时基本能充满百分之八十的电量，充满后续航可达到200公里以上，甚至是300公里以上。
 
       但是问题还是很多，例如冬天续航里程短，续航不够长，充电时间太长等。现在电动车还不普及尚且如此，若是普及便是大问题。
 
       丰田借助固态电池，显然是为了电动汽车能在未来保持较高产品能力，确保在动力变革的浪潮中立于不败之地。
 
       其实，丰田早在2008年就已经开始了研发固态电池技术之路。
 
       2008年2月，丰田与伊利卡达成合作，共同研发固态电池材料。
  
       2017年10月，丰田宣布加速研发固态电池技术。
 
       2018年6月，日本新能源产业技术综合开发机构启动了开发全固态电池的项目，由丰田与松下等汽车、电池和材料企业，以及京都大学、日本理化学研究所等学术机构，共同合作研究。
 
       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。 
 
      02
 
       丰田将固态电池视为未来的主攻方向，计划在2020年前半阶段实现全固态电池的商业化应用，其基础的核心技术便是降低全固态电池的电芯内阻的技术。
 
       那么，什么是固态电池？
 
       从动力电池发展现状来看，以电池物理结构分析，目前主要分为四种：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。
 
       按照技术进展来判定，目前市场中售卖的纯电动车采用的锂离子或锂聚合物电池，绝大多数均属于凝胶态电池，只是由于正极材料的不同，又分为了NCA、NCM等不同的电池种类。
 
       随着电池技术水平的不断提升，越来越多的车型开始配备能量密度更高的NCM811电池。所谓811，是指三元锂电池正极材料中镍钴锰或镍钴铝的配比为8：1：1。
 
       NCM811电池三种元素中，镍的比重越高电池能量密度就越高，但镍也是金属活性高的元素，因此它的比重越大电池的安全性也就越低。
 
       而钴元素在三元锂电池中也起到至关重要的作用，可以提高电池的稳定性，同时增加电池的循环寿命。
 
       那么，丰田为什么会选中全固态电池？
 
       相比于液态电池，全固态电池的优势比较明显，尤其是在安全层面上，液态锂电池过度快充时会产生“枝晶”，刺穿内部隔膜引发电池短路而起火爆炸的危险，而理论上固态锂电池则可避免此危险发生。
 
       此外，全固态电池循环寿命长、工作温度范围宽、薄膜柔性化、回收方便、可快速充电、与电极材料相容性好，以及耐潮湿环境。
 
       根据不完全统计，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。
 
       其中，中国院校发表的相关SCI 文章居世界首位，而在国际发明专利方面，日本则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。
 
       那么，固态电池大规模应用于量产电动车究竟有多遥远？
 
       当前无论是从最基础的材料到反应界面，再到电池的理论研究和实验，以及更远处的规模产业化以应用，都还没有从根本上解决基础难题。
 
       固态电池的研究始于上个世纪八十年代，相关技术从不成熟走向成熟，从实验室走向工厂，从工厂走向终端设备实现规模化应用和普及，已经几十年过去了，这条路注定是漫长而又艰苦的。
  
       当然，固态电池的前景还是比较乐观的。
 
       可以预见，未来固态电池一定会遵循液态、半固态、固液混合到全固态的发展路径，伴随每一阶段跃升过程的是，上下游相关产业链的共同成熟和壮大。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 固态电池 丰田
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