网上有一种说法特别火——只要固态电池一量产,现在路上跑的电动车瞬间全变废铁。
这事儿到底靠不靠谱?
下面咱们就从日本丰田此前公布的全固态电池计划说起,顺便看看国内车企又追到了哪一步。
事情是这么个事儿:2023年10月12日,日本出光兴产和丰田汽车一块儿开了个发布会,宣布双方达成合作协议,要联手推动下一代全固态电池量产。
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按他们的说法,装了这玩意儿的纯电车最早2027年就能开上路,之后慢慢铺开实际用。
这个消息一出,全世界搞电池的人又兴奋起来了。
说到全球的研究热度,法国有家叫Nomade的调查公司画了一张专利图。
图上显示,在该机构当时统计的时间范围内,与电池相关的专利数量不断增加,尤其是统计期内的最后五年增长明显。
日本原来是独占鳌头的那种,一骑绝尘。
可是这几年,中国这条红线蹭蹭往上窜,美国、韩国也都在使劲砸钱。
日产这些日本车企也不甘落后,陆续发了搭载全固态电池的新概念车,整个氛围越来越卷。
学术圈此前也有相关研究成果发表。
有研究团队发了一篇综述论文,标题就叫《固态电池路线图》。
这篇可不是一般的实验报告,而是把三百多篇相关文献全给捋了一遍,相当于一份行业地图,想了解现在到底发展到哪儿了,看这篇就够了。
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把这篇综述跟丰田发布会一对照,就能大致看出丰田在全固态电池这条路上走到哪一站了。
丰田早在2023年6月就公布了下一代电池战略,一共摆出了四种电池方向,全固态被放在性能最顶的那一档。
按照官方给的参数,整车装上这款电池后,续航能干到1480公里,往后甚至有希望摸到1850公里。
更夸张的是充电速度,从剩10%充到80%,总共不到10分钟。
这组数据念出来,确实挺吓人。
但要注意的是,丰田并没有把全部筹码都押在固态电池上。
之前讨论挺多的双极型电池这些路线,照样保留着,摆在规划表的第二行和第三行。
换句话说,全固态是电动车战略里特别重要的一根顶梁柱,但不是独苗,产品矩阵里还藏着好几手牌。
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这回发布会敲定的技术路线,是硫化物系的固体电解质。
研究方的意思是,现在电动车被人吐槽最多的不就是续航焦虑和充电慢嘛,这类材料被他们看作是最能对症下药的选项。
丰田和出光兴产一块儿研究的,正是这路硫化物材料。
虽然在2023年合作协议公布之前,业内早有相关消息,但那次合作算是正式拍板,对此后的材料采购和投资判断分量很重。
说点原理上的东西。
传统锂离子电池就是正极、负极,中间夹着一层电解液,锂离子在里头来来回回跑,电就这么出来了。
全固态电池最大的变化,就是把那层容易着火的有机溶剂电解液换成了固体,相当于把"油"换成了更稳的东西,天生就比液态电池安全。
而且离子跑得更快,充电能更快,续航也能拉得更长,整体性能跟着往上走。
固体电解质的材料路线,综述论文把它分成三大类:硫化物系、氧化物系、聚合物系。
丰田这回押的是硫化物系。
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论文里有张性能对比图,三类材料各有各的短板,没有哪一种能把全固态电池的所有指标都完美满足。
换句话说,到今天为止,业内还没找到那种"六边形战士"级别的理想电解质,这也正是量产这么难搞的根儿。
硫化物系最大的优点就是锂离子跑得快,传导率高,这也是丰田他们看上它的主要原因。
可这玩意儿也不是没毛病,最头疼的是耐久性——固体电解质脆啊,充放电多了容易裂。
从2013年开始,丰田和出光兴产就一直在合作,目标就是既要离子跑得欢,又要材料够柔够抗造,界面还得粘得牢。
据介绍,这么多年磨下来,两家已经搞出了柔韧性比较高的硫化物系固体电解质,能把裂纹压住,电池耐久性往上提了一大截。
有人觉得这是通往量产的关键一跃。
不过,要真正迈到大规模生产那一步,光把耐久性搞定还远远不够,前面还有好几道坎儿。
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综述论文里还点出了一个硫化物系的大麻烦:这东西沾水会放出有毒的硫化氢气体。
原本大家搞固态电池图的就是安全,结果换成硫化物系,一碰到潮气反而要出事,这就有点尴尬了。
所以耐水性、离子传导率、柔韧性这三样怎么同时拿到高分,就成了这条路线能不能走通的生死题。
研究方说,这回用的材料对空气里的水汽耐受度不低,不容易反应生成硫化氢,安全这关也往前迈了一步。
要让一块电池同时在耐久、安全、离子传导率这三项上都拿高分,在电池研发史上一直是个超难的事儿,很多团队发的论文往往顾此失彼,顶多一项突出,另外两项就得妥协。
发布会现场还有个细节挺耐人寻味。
丰田那边的技术负责人提到,围绕材料、电芯、电池包和整车四个层级,要搭一整套安全体系,加起来得上几十项安全措施。
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有分析的人就说了,这一方面说明丰田确实重视安全,另一方面也侧面反映,硫化物系全固态电池在安全上确实有不少隐患,相应的成本和占地也得跟着上去。
出光兴产那头则表示,公司会在材料本身的设计上下功夫,尽量从源头上把硫化氢的产生给摁住,之后也会一直围着这块儿做研发。
整体上,电池系统侧会靠温湿度管理和软件来兜底,但在材料和设计这一步先把毒气问题拦下来,被看作是丰田给出的最基础的那张保票。
材料层面的耐水性进展,对量产工艺意义也挺大。
老式的硫化物系电池生产时得把水分彻底清干净,一般得在氩气这种惰性气体环境里干活,温度还得压到极低才能把反应性压住,这些苛刻条件直接把成本拉爆。
要是材料本身就耐水,那惰性环境的规模就能大大缩小,制造难度和成本自然也跟着往下走。
出光兴产之所以能切进全固态电池这个前沿赛道,跟它搞石油的老本行有关。
该公司炼油时会出一些副产物,一开始就是想着这些边角料能不能用上,结果意外发现在硫化物系固体电解质里能派上大用场。
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数据显示,硫化物系固体电解质的相关专利里,丰田和出光兴产加起来占了全球约六成的份额。
再说说丰田跟松下这段"老关系"会怎么走。
松下作为日本顶级的车载电池厂,跟丰田早就合资搞了PPES,液态电解液的锂电池这块儿两家合作得挺深。
按目前的说法,2027到2028年前后要商用的全固态电池量产技术,还是要靠跟PPES的合作体系去推。
换句话说,出光兴产提供关键材料,但把材料做成能量产的电池,还得松下这边的功夫。
好,日本那边的故事就讲到这儿。
咱们把视线拉回国内。
广汽集团早在2023年11月就提出2026年实现全固态电池装车搭载的目标。2025年11月,其全固态电池中试产线正式投产。按照2026年7月披露的进展,公司计划在2026年开展小批量装车试验。
消息一出,很多网友的第一反应就是:那现在跑的这些电动车不就全成垃圾了?
这话听着夸张,但也不是完全没道理。
咱们现在用的锂离子电池,夏天怕热冬天怕冷,一到大降雪就趴窝,不少车主吐槽新能源车一入冬就得回去开油车。
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而固态电池能量密度大约是锂离子电池的两倍,续航动辄冲着1000公里去,循环寿命也亮眼:德国那边的实验室测了1000多次充电循环,容量还能保持在95%以上。
只要别磕坏了,一块固态电池完全有可能跟油箱一样陪车一辈子。
那为啥这么好的东西一直没铺开?
说白了就是贵。
现在一台电车用的固态电池成本能飙到9000万美元,车都没它贵。
但这跟当年的大哥大一个道理,生产规模起来了,价格自然就被打下来。
所以网友那句"现在的电动车全是垃圾"虽然说得狠,可一旦固态电池真能像广汽、丰田说的那样在2026到2027年落地量产,现在手里的锂电车被比下去几个段位,倒也不是没可能的事儿。
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