日前,丰田最早将于2027年向市场投放配备“全固态电池”的纯电汽车引发业内热议。打出的口号是充电10分钟,行驶1200公里,续航距离延长至现有EV的2.4倍。后来丰田的宣称口径又变了——充电十分钟,续航1500公里,数据又增长了。而据英国《金融时报》消息透露的最新进展,丰田宣布固态电池技术又一次获重大突破,丰田公布了将其电动汽车电池的尺寸、成本和重量减半的目标。丰田顶级电池专家Keiji Kaita 7月4日表示,简化电池材料的生产流程将降低其下一代技术的成本。
从日产到丰田,固态电池的消息其实也引发了国内车企的危机感,因为固态电池如果真的研发成功,对于丰田日产来说,无疑是一个弯道超车的机会,也颠覆了现有的液态电池技术与短板。那么固态电池可能将加速燃油车的淘汰进度,因为充电续航的短板基本上是解决了,充电10分钟跑1200公里,这种补能的速度,不就跟加油一样了吗?而按照这个续航里程来看,燃油车与加油站还有存在的必要吗?没有了。如果燃油车没有存在的必要,丰田能够承受吗?
因此,丰田不断对外释放固态电池已经研发成功的消息,也让业内产生了一些质疑。事实上,也在前几天,英国基于丰田夸大电池充电速度和便捷程度,丰田广告遭英国封禁。从丰田的广告被封禁以及今年日产、丰田对固态电池的接力营销的势头来看,越来越像一个烟雾弹。
固态电池的研发有多难?所谓固态电池的就是指采用固态电解质的锂离子电池。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池,与目前主流的传统锂离子电池最大的不同在于电解质。固态电池是使用固体电解质,替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜。
固态电池带来的优势包括充电速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高(取消了易燃的电解液,也避免锂枝晶导致电池内部短路,基本杜绝电池起火的可能性。)、低温不怕电量跳水(电解液)、循环寿命更长以及对热管理的需求会降低,它相对完美的解决了当前电池技术的瓶颈与问题。
但是这么好的东西,研发难度自然也很大。过去固态电池的研发迟迟推进不下去,一大原因在于,它是一种使用固体电极和固体电解质的电池,而不是传统锂离子电池中的液体或凝胶电解质。难点就在于,电极与电解质之间的界面接触,由原来的固-液接触变为固-固接触,在循环过程中,由于枝晶的问题,容易造成应力堆积,电化学性能衰减,甚至导致裂缝的出现,容量快速衰减,循环寿命差。
此外,固态电池也要求电极材料需具有良好的稳定性和成膜性能。而丰田汽车说自己找到了很好的材料——即丰田的硫化物路线,它是目前理论上很好的固态电解质材料,其优势是能量密度可以轻松超过三元电池的 3 倍,但缺点就是热稳定性差。热反应起始温度 400~500 度。对水敏感,容易和空气中的水、氧气反应产生硫化氢剧毒气体,这也导致体制备工艺复杂。其三是固态电池对封装技术提出了更高的要求。
目前市场上的大多数锂离子电池都采用热熔胶封装技术,此种技术有着较高的不确定性,不能直接用在固态电池上,一旦由于封装结构失效而造成电池的低效或者回收使用,影响电池的使用效果。其四是成本问题,目前液态电池就已经占据整车成本一半了,但这种固态电池的成本是液态电池的四倍,这意味着一辆装载固态电池的汽车整车价格或也要超出几倍,电车购车门槛将极大提升。