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在固態(tài)電池技術(shù)取得突破后，豐田頂級電池專家Keiji Kaita 于7月4日表示，簡化電池材料的生產(chǎn)流程將降低其下一代技術(shù)的成本。

“對于我們的液態(tài)和固態(tài)電池，我們的目標(biāo)是徹底改變目前電池太大、太重、太貴的狀況。” Keiji Kaita表示，“就潛力而言，我們的目標(biāo)是將所有這些因素減半。”

相較于當(dāng)下的電池技術(shù)，尺寸減半、重量減半、成本縮減，還能不到10分鐘實現(xiàn)1200公里續(xù)航的，技術(shù)簡直炸裂！

消息一出，引發(fā)諸多熱議

一、固態(tài)電池的地位與優(yōu)勢

如今，新能源汽車發(fā)展如火如荼，電池是新能源汽車的核心部件，電車的進化與升級，電池技術(shù)的瓶頸突破是關(guān)鍵一環(huán)。

當(dāng)前主流動力電池是鋰離子電池，由于使用的液態(tài)電解質(zhì)易燃易揮發(fā)，且鋰離子移動過程中可能產(chǎn)生鋰枝晶。鋰枝晶會導(dǎo)致電池一旦受沖擊或者出現(xiàn)短路，就很容易失控爆炸。

頻繁報道的各類新能源電車燃燒的事件，讓人不得不深思：發(fā)展電動汽車，電池問題亟待解決。當(dāng)前液體電池的短板，使得固態(tài)電池的發(fā)展處于重要地位。

固態(tài)電池是一種新型鋰電池技術(shù)。依據(jù)電解質(zhì)分類，鋰電池可分為：液態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)四類。其中，半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。

目前所說固態(tài)電池大多數(shù)指的是固態(tài)鋰電池。傳統(tǒng)鋰電池由正極、隔膜、負(fù)極，灌入電解液制造而成。而固態(tài)鋰電池，里面沒有氣體、液體，材料都是以固態(tài)形式存在，用固態(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液。

從性能上來講，固態(tài)電池的各項參數(shù)優(yōu)勢可相當(dāng)完美地解決當(dāng)前電池技術(shù)的瓶頸問題：

第一，安全性高（采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)）；

第二，能量密度更高（傳統(tǒng)電池中常用嵌鋰的石墨作為負(fù)極，使用固態(tài)電池后，可用金屬鋰作為負(fù)極。這樣一來，減少負(fù)極材料的用量，從而極大提升電池的能量密度。

據(jù)東方財富發(fā)布研究報告稱，目前市場上應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池單體能量密度約為120-140Wh，三元電池單體能量密度約為130-220Wh，而固態(tài)電池可提供的能量密度約為300-400Wh，遠超傳統(tǒng)的電池）；

第三，離子電導(dǎo)率高，充電速度快。

第四，體積更小（固態(tài)電解質(zhì)不僅比傳統(tǒng)電池中的隔膜和電解液所需空間?。粯O大程度上減少電池正負(fù)極之間距離，故而更加小巧）；

第五，循環(huán)壽命更長（固態(tài)電解質(zhì)為單離子導(dǎo)體，副反應(yīng)少，循環(huán)壽命長。

固態(tài)電池的行業(yè)地位不容小覷。中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高表示，“現(xiàn)在全球已經(jīng)有無數(shù)人投入到全固態(tài)電池技術(shù)的創(chuàng)新運動中，隨著ChatGPT技術(shù)的出現(xiàn)，提高了對新材料的探索效率，使得開發(fā)周期縮短，通過全球努力，全固態(tài)電池能夠取得成功。”

二、固態(tài)電池量產(chǎn)化之路“道阻且長”

雖然固態(tài)電池有這么多優(yōu)點，但真正量產(chǎn)還尚需時日。一是存在技術(shù)難點，二是成本問題。

首先，固態(tài)電池研發(fā)技術(shù)難點及核心——固態(tài)電解質(zhì)

固態(tài)鋰電池的研發(fā)路線根據(jù)電解質(zhì)的不同，主流有三種：聚合物、氧化物和硫化物電解質(zhì)。目前氧化物體系步調(diào)最快，硫化物體系緊隨其后，高能聚合物體系仍處于實驗室研究階段。

當(dāng)前豐田所采用的技術(shù)路線是：硫化物電解質(zhì)。

硫化物電解質(zhì)的優(yōu)點比較明顯：電導(dǎo)率較高，接近電解質(zhì)，而且界面較為穩(wěn)定。其能量密度能超過三元鋰電池的3倍，電導(dǎo)率在三種電解質(zhì)中是最高的，并且兼具強度和加工性能、界面相容性也挺好。

但硫化物的缺點也給研發(fā)提出挑戰(zhàn)：首先，空氣穩(wěn)定性差，對水比較敏感，當(dāng)其暴露于空氣中，容易與空氣中的水、氧氣反應(yīng)產(chǎn)生硫化氫有毒氣體；其次，伴隨著電解質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞和電化學(xué)性能的衰減，硫化物電解質(zhì)的合成、儲存、運輸和后處理過程需要嚴(yán)重依賴惰性氣體或干燥室。這導(dǎo)致制備工藝極其復(fù)雜。

其次，高昂的成本——企業(yè)一道難以跨越的坎

固態(tài)電解質(zhì)難以輕薄化，且需用到價格昂貴的稀有金屬原材料，硫化物電解質(zhì)含有鍺。硫化物電解質(zhì)的成本很昂貴，據(jù)有關(guān)資料顯示：硫化物的電解質(zhì)成本最高可達120萬元/噸，一般電解質(zhì)的為32.82萬元/噸。

當(dāng)前半固態(tài)電池成本已經(jīng)遠遠高于當(dāng)前正商用化的液態(tài)電池成本。據(jù)有關(guān)資料顯示：以NCM811液態(tài)電芯和NCM811半固態(tài)電芯為例，半固態(tài)電芯成本相比液態(tài)電芯成本增加約80%。其中，固態(tài)電解質(zhì)成本是主要新增成本，也是半固態(tài)電池中的主要成本，占比約50%。

全固態(tài)電池的研發(fā)中，電解質(zhì)材料、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量控制等均可能改變，這些因素都會導(dǎo)致全固態(tài)電池比半固態(tài)電池成本更高。

故而，全固態(tài)電池目前是實驗室研究狀態(tài)，量產(chǎn)和商業(yè)化還有很長一段路要走。

三、各國積極布局，爭相占據(jù)技術(shù)制高點

雖然固態(tài)電池量產(chǎn)化道阻且長，但汽車電動化發(fā)展過程中，各家電池企業(yè)、車企、科研機構(gòu)都將目光聚焦在固態(tài)電池這個新風(fēng)口上。華泰證券研報稱，預(yù)計2030年全球固態(tài)電池市場空間將超3000億元。

對固態(tài)電池的研發(fā)主要集中在中日韓美歐五個國家和地區(qū)。日、韓主攻硫化物體系，歐洲主要為聚合物路線；中國四大頭部固態(tài)電池公司（北京衛(wèi)藍、江蘇清陶、寧波鋒鋰、中國臺灣輝能）都是以氧化物材料為基礎(chǔ)的固液混合技術(shù)路線為主。

我國自2020 年起，首次將固態(tài)電池列入行業(yè)重點發(fā)展對象并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程，今年則進一步提出加強固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究。

在政策大力支持下，我國也以勢不可擋之勢取得不錯的研發(fā)成功，不斷推進固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程。

比亞迪在2016年將固態(tài)電池確定為未來的發(fā)展方向，并于2021年公開了硫系添加劑全固態(tài)電池專利；蜂巢能源于2022年推出了國內(nèi)首批20Ah級硫系全固態(tài)原型電芯；今年5月31日，上汽集團和清陶能源簽署增資擴股協(xié)議和戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，將進一步深化雙方戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，率先推動2025年實現(xiàn)固態(tài)電池技術(shù)“10萬輛級”大規(guī)模量產(chǎn)落地……

東風(fēng)、蔚來、賽力斯已宣布將于今年實現(xiàn)半固態(tài)電池裝車，長安深藍、智己、埃安、高合等車企普遍規(guī)劃2025年前裝車半固態(tài)電池。

衛(wèi)藍新能源的“360Wh/kg鋰電池電芯”單體能量密度達360Wh/kg，續(xù)航里程可達1000公里。且其已于6月30日正式交付蔚來。

寧德時代最新一代麒麟電池，能量密度為255Wh/kg，而一般固態(tài)電池能量密度在300Wh/kg-400Wh/kg。

此外，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁教授設(shè)計并合成了一種新型固態(tài)電解質(zhì)——氧氯化鋯鋰，且綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)相當(dāng)，但成本不到后者的4%，適合進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

總之，國內(nèi)關(guān)于固態(tài)電池的技術(shù)研發(fā)，也在世界上享有重要的一席之地。

四、“倔強”豐田在固態(tài)電池領(lǐng)域的暗中布局

其實，豐田在固態(tài)電池方面的布局，可追溯到2008年。當(dāng)時豐田與英國創(chuàng)業(yè)公司伊利卡（Ilika）合作共同研發(fā)固態(tài)電池材料，宣布進軍固態(tài)電池領(lǐng)域。

2017年又與松下公司牽手，2020年，豐田還與松下合資成立了Prime Planet Energy & Solutions，致力于開發(fā)和生產(chǎn)棱柱形鋰離子電池以及固態(tài)電池和“下一代”電池。

經(jīng)過數(shù)十年集中科研力量進行攻關(guān)，豐田已在這條技術(shù)路線積累1300多件專利，包括電池結(jié)構(gòu)、材料與制造工藝。

今年6月初，豐田宣布固態(tài)電池商業(yè)化的最新規(guī)劃，最早到2027年，豐田就將向市場投放搭載固態(tài)電池的電動汽車，充電不到10分鐘即可行駛約1200公里。而到7月，就宣布取得固態(tài)電池技術(shù)突破了。難免讓人懷疑短短時間，技術(shù)研發(fā)速度竟如此快？

衡量一款動力電池最終能否量產(chǎn)的指標(biāo)主要有：能量密度、充放電倍率性能、成本、安全性和循環(huán)壽命，同時滿足這5項指標(biāo)要求才有可能量產(chǎn)。

其實冷靜思考后，可以得出判斷：如若真能實現(xiàn)所述的技術(shù)突破，豐田公布的也僅是實驗室數(shù)據(jù)。并且，鑒于豐田汽車量產(chǎn)計劃多次推延的先例，且這次其并沒有公布令人信服的技術(shù)細(xì)節(jié)。

無論從市場發(fā)展現(xiàn)狀還是技術(shù)成熟度，量產(chǎn)并進行大規(guī)模裝車不太現(xiàn)實，美好愿景而已。

除了電池儲能，還要考慮充電能力，畢竟兩者均是影響電動汽車整體性能的重要因素。即使固態(tài)電池可以快速充電，還要有電網(wǎng)的大力支持才行。

目前電車普遍采用的是400伏充電平臺，充電電流為250A、50KW的電池從電量30%至80%時一般不超過30分鐘即可完成。但當(dāng)前，充電平臺配套的電力供應(yīng)也是個很大的問題。

在此背景下，豐田高調(diào)宣布其在固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)突破。
營銷造勢：豐田在用一些“噱頭”改變?nèi)藗儗ζ溆憛掚妱榆嚨墓逃姓J(rèn)知，并重新樹立起電動化技術(shù)領(lǐng)先品牌的形象，提高并宣誓豐田汽車在新能源領(lǐng)域的地位，引發(fā)外界對其的信心。

不管以后固態(tài)電池能否正常裝車，都能給豐田已推出和將要推出的電動車營銷一波。若是成功了，則會一改其在電動車領(lǐng)域的被動局勢，實現(xiàn)逆風(fēng)翻盤。

天下大同：當(dāng)下關(guān)于固態(tài)電池的研發(fā)是你追我趕，但距離量產(chǎn)的鴻溝是難以跨越的。各國都在積極研發(fā)，合作共贏，構(gòu)建人類命運的共同體。

五、電動勢有話說

誠然，日本在固態(tài)電池領(lǐng)域有多項技術(shù)及專利優(yōu)勢，但，國內(nèi)研發(fā)也毫不遜色。

如果固態(tài)電池能夠取得成功，掣肘其量產(chǎn)的成本問題得以解決，攻克電池的充電時間與續(xù)航能力，且能實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，誰就可以控制市場。

中科院歐陽明高呼吁，既代表這一行業(yè)的焦慮，也代表著消費者的訴求。全固態(tài)電池如果能夠成功，但最終是否出自中國廠商，這很關(guān)鍵的，畢竟事關(guān)中國新能源下一階段的競爭力。

當(dāng)然，無論是豐田公司還是國內(nèi)電池大佬寧德時代，誰能把現(xiàn)有動力電池天花板捅破，都是人類科技進步的好公司，科技無國界。

未來可期！讓我們拭目以待！

原標(biāo)題：豐田引爆的固態(tài)電池虛與實