豐田這個(gè)車企，有時(shí)候真是讓人摸不著頭腦。
年初那會(huì)，當(dāng)時(shí)還是豐田社長(zhǎng)的豐田章男還在吐槽，說(shuō)電動(dòng)車不是汽車產(chǎn)業(yè)的唯一出路，大部分電車廠家其實(shí)都是被逼無(wú)奈才做的電動(dòng)車，都在做沉默的大多數(shù)！
可在他卸任社長(zhǎng)以后沒(méi)多久，豐田就非常高調(diào)地對(duì)外公布了自己在電車核心技術(shù)上的最新進(jìn)展。。。
(資料圖片僅供參考)
老社長(zhǎng)的臉就不是臉了嗎，啪啪打得脖子哥在杭州都聽(tīng)見(jiàn)了。。
但該說(shuō)不說(shuō)，豐田這次宣稱的技術(shù)進(jìn)步確實(shí)很大。
上周二，豐田的碳中和研發(fā)中心總裁 Keiji Kaita 在接受金融時(shí)報(bào)采訪的時(shí)候表示，豐田現(xiàn)在已經(jīng)解決了一些和固態(tài)電池耐用性有關(guān)的技術(shù)和材料問(wèn)題。而且， 10 分鐘就能給它充進(jìn)去 1200 公里的續(xù)航。
而他們的目標(biāo)，是把現(xiàn)在固態(tài)電池的尺寸、重量和成本都減半，預(yù)期在 2027 年推出搭載固態(tài)電池的量產(chǎn)車型。
這又是目標(biāo)又是預(yù)期的，怎么賈里賈氣的。。
咱就假定他說(shuō)的是真的，那這可能就是我們離固態(tài)電池最近的一次了。
眾所周知，固態(tài)電池在動(dòng)力電池里的地位，就像 NBA 球員都把喬丹當(dāng)成目標(biāo)差不多。大家都知道牛逼，但是因?yàn)楦鞣N無(wú)可奈何的原因，又顯得那么遙不可及。
當(dāng)年大眾汽車電芯中心負(fù)責(zé)人弗蘭克 · 布洛梅，甚至將它夸成了鋰離子電池的 “ 最終篇章 ” ，并表示在可控核聚變實(shí)現(xiàn)以前，固態(tài)電池就是最合適的民用能源解決方案。
有點(diǎn)夸張，但不多。
所以同樣都是電池，為啥固態(tài)電池就能比我們常見(jiàn)的電解液電池牛逼這么多呢？
這就和這玩意的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有關(guān)了。
正負(fù)極、電解質(zhì)（ 電解液和隔膜 ），是組成液態(tài)鋰離子電池的 “ 三大件 ” 。鋰離子在電解液里，從正極穿過(guò)隔膜游向負(fù)極，就是充電，反之就是放電。
固態(tài)電池顧名思義，就是把液態(tài)的電解質(zhì)換成固態(tài)。一般會(huì)用到的材料有硫化物、聚合物和氧化物等，電池的負(fù)極也可以換成鋰金屬?？傊褪?，純固態(tài)，干巴巴。
這樣設(shè)計(jì)最大的好處，就是能把電池的能量密度拉得賊高。
因?yàn)楣腆w的密度遠(yuǎn)高于液體，所以固態(tài)電池的能量密度最少也是液態(tài)鋰離子電池的兩倍以上。舉個(gè)例子，目前最牛逼的三元鋰電池：寧德時(shí)代麒麟電池的能量密度為 255 Wh/kg ，固態(tài)電池則能輕松做到 500 Wh/kg 。
同時(shí)，由于固態(tài)電池中的金屬鋰可以直接當(dāng)負(fù)極，不僅比傳統(tǒng)的石墨負(fù)極性能更好，還不需要隔膜等結(jié)構(gòu)，也就是能把電池做得更輕更薄。
更離譜的是，固態(tài)電池的穩(wěn)定性也比液態(tài)鋰電池高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
液態(tài)鋰電池用久了以后，內(nèi)部就很容易出現(xiàn)鋰枝晶。它們好比是負(fù)極慢慢長(zhǎng)出的一根針，隨著時(shí)間推移會(huì)不斷變長(zhǎng)。長(zhǎng)到把電解質(zhì)的隔膜刺破，電池就出現(xiàn)短路。
一旦因?yàn)橥饬υ斐?strong>電池包損傷，在短路和高溫的影響下就很容易出現(xiàn)溫度失控，最終導(dǎo)致電池冒煙、起火甚至是爆炸。
而固態(tài)電池的電解質(zhì)，都是些聚合物、氧化物、硫化物，耐高溫、耐腐蝕，不容易揮發(fā)，基本沒(méi)有自燃的風(fēng)險(xiǎn)。即便真的外力穿透刺破了，也大概率不會(huì)出現(xiàn)快速自燃和爆炸的情況。
所以總的來(lái)說(shuō)，固態(tài)電池就是一個(gè)六邊形戰(zhàn)士。
不僅能量密度高，還不容易著火，不僅輕，還能做得薄，純純吊打現(xiàn)在的任何液態(tài)鋰離子電池。
而豐田公布的這個(gè)消息就相當(dāng)于告訴人們，這個(gè)之前只存在于神話里的狠角色，就要被我們搞出來(lái)了！
然而很搞笑的是，大家對(duì)這件事的反應(yīng)大都是這樣的：
固態(tài)電池搞出來(lái)了？牛逼！
哦豐田啊，那沒(méi)事了。
因?yàn)橛霉虘B(tài)電池來(lái)給大家畫大餅，已經(jīng)能稱得上是豐田的祖?zhèn)魉嚹?/strong>了。而且這一畫，就是小十年。
2016 年，當(dāng)時(shí)的豐田和東京工業(yè)大學(xué)、日本高能加速器研究組織還有幾個(gè)科學(xué)家一起發(fā)了篇論文，名為《 使用硫化物超離子導(dǎo)體的高功率全固態(tài)電池 》。
里頭說(shuō)到他們 “ 成功設(shè)計(jì)和試驗(yàn)了新型高功率全固態(tài)電池，取得了可喜的成果。....但在商業(yè)化之前還需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。 ” 也就是實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證了可行，但要落地還不好說(shuō)。
然而就在第二年也就是 2017 年，豐田就表示他們已經(jīng)處于 “ 制造采用固體電解質(zhì)的電動(dòng)汽車電池的‘生產(chǎn)工程’階段 ” 了。并且2022 年就能看見(jiàn)用上固態(tài)電池的豐田新車。
這是拿到智子了么，這么快就把量產(chǎn)的問(wèn)題解決啦？
2019 年，豐田的高管在采訪中表示，他們將在東京奧運(yùn)會(huì)上推出一臺(tái)使用全固態(tài)電池的車型。
而當(dāng)東京奧運(yùn)會(huì)宣布推遲舉辦以后，這臺(tái)車也跟著推遲發(fā)布了。豐田也在當(dāng)時(shí)表示，自己正在和松下一起鉆研全固態(tài)電池車型，預(yù)計(jì)2025 年能量產(chǎn)落地。
不是，咋就直接跳了三年的票了？
而在 2021 年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕的時(shí)候，豐田倒還真就拿出了一臺(tái)搭載全固態(tài)電池且能跑的車。只不過(guò)這玩意不是量產(chǎn)版本，而是臺(tái)路試原型車，作用是“ 收集數(shù)據(jù) ” 。
講道理，都有原型車驗(yàn)證了，商業(yè)化落地豈不是不遠(yuǎn)了？可惜，豐田不咋講道理。去年，豐田表示商用化的落地還是 2025 年，只不過(guò)車型會(huì)從純電變成混動(dòng)，電池小點(diǎn)，難度也低點(diǎn)。
要真能落地，混動(dòng)就混動(dòng)吧。
可是在今年六月份，豐田又變卦了。說(shuō)固態(tài)電池的量產(chǎn)得推到2027 年，而這還是個(gè)可能的、最早的時(shí)間。最遲嘛。。。別問(wèn)，問(wèn)就是只有最早。
也是因?yàn)樗麄円恢碧?，所以在看?jiàn)他們又在說(shuō)自己有啥技術(shù)突破的時(shí)候，大家的第一反應(yīng)都是“ 沒(méi)完了是吧！ ” 但看著 10 分鐘充 1200 公里這種非常具體的數(shù)據(jù)，我又有一絲考慮，會(huì)不會(huì)這回豐田真就搞了個(gè)大動(dòng)作呢？
然而一個(gè)之前在動(dòng)力電池領(lǐng)域工作過(guò)的工程師朋友 B 告訴我，豐田這回在他眼里， “ 還是在瞎扯呢。 ”
在 B 看來(lái)，豐田這次公布的消息里最大的 bug ，就是這個(gè) 10 分鐘充 1200 公里的超級(jí)快充。
“ 現(xiàn)在固態(tài)電池最大的技術(shù)難點(diǎn)，是電導(dǎo)率特別低，電導(dǎo)率一低鋰離子就沒(méi)法高效的傳導(dǎo)。最直接的結(jié)果，就是沒(méi)法做快充。”
而根據(jù)豐田的說(shuō)法，他們?cè)?10 分鐘就能充 1200 公里的續(xù)航。按每百公里電耗 15 度來(lái)算，總共需要 180 度電。10 分鐘充 180 度，那么充電的功率就是 1080 kW 。
啥概念，理想剛發(fā)布的 4C 充電樁功率也只有 480 kW ，這還是用上了 800V 高壓快充平臺(tái)的數(shù)據(jù)。而豐田卻在固態(tài)電池快充天生劣勢(shì)的基礎(chǔ)上，給它用上超超超級(jí)高壓快充。
“ 簡(jiǎn)直太違反物理常識(shí)了。 ”
說(shuō)到這， B 激動(dòng)地拍起了桌子。
此外，雖然豐田聲稱可以把固態(tài)電池的成本砍到原先的一半，但想要達(dá)成這個(gè)目標(biāo)， “ 現(xiàn)在看幾乎沒(méi)有可能。 ”
原因呢有兩個(gè)，一是材料貴。固態(tài)電解質(zhì)里含有的鋯、鍺都是稀有的金屬元素，價(jià)格本身就高。而因?yàn)樾枰么媪可?、加工難的高活性材料——比如銅鋰復(fù)合帶——做電池的正負(fù)極，電池整體的價(jià)格就直接起飛了。
二是工藝貴，和固態(tài)電池生產(chǎn)有關(guān)的，包括質(zhì)量控制、封裝工藝甚至是生產(chǎn)設(shè)備的成本都會(huì)比電解液電池要高上不少。
這倆因素一疊加，直接讓固態(tài)電池的成本來(lái)到了電解液電池的4 倍還多。
寧德時(shí)代的 BOSS 曾毓群曾經(jīng)就說(shuō)過(guò)： “ 固態(tài)電池有很多科學(xué)及技術(shù)的基礎(chǔ)問(wèn)題尚未解決，我們公司深耕 10 多年，仍然認(rèn)為難以形成有技術(shù)可行性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。 ”
意思就是，固態(tài)電池這玩意，又難，又貴，不好搞。商業(yè)化什么的，更是難上加難。
關(guān)于固態(tài)電池的商業(yè)化，一名新能源領(lǐng)域的專業(yè)人士在知乎平臺(tái)上是這么說(shuō)的：
現(xiàn)階段，（ 固態(tài)電池的 ）三大方向，聚合物，氧化物，硫化物都有各自優(yōu)缺點(diǎn)，最終還是要實(shí)驗(yàn)室里能夠拿出來(lái)一個(gè)綜合化考量，各方面都能達(dá)到要求的樣品，然后通過(guò)樣品小批量實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，中等批量產(chǎn)線試產(chǎn)來(lái)逐漸完善其工藝，使其成熟到方方面面可控，才能最后投放到市場(chǎng)。這中間的環(huán)節(jié)，預(yù)計(jì)都是 5-10 年起的。
“ 市場(chǎng)占有率全球第一的寧王現(xiàn)在都搞不定，你要人怎么相信自己造不出電池的豐田能搞定呢？ ” B 如是說(shuō)。
在我看來(lái)，豐田之所以每年都拿它出來(lái)說(shuō)事，大概率也就是為了吊著大家的胃口，讓人們不至于對(duì)豐田的電動(dòng)化完全沒(méi)有盼頭。
畢竟，宣布這類消息別的用處不多，對(duì)提升股價(jià)還是蠻有用的。。
但轉(zhuǎn)念一想，成本的降低說(shuō)到底就是個(gè)時(shí)間問(wèn)題，比如近期我們中科大的馬聘教授就在 Nature 的子刊上發(fā)了一篇論文，說(shuō)采用氯化物固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池，就可以大幅降低成本。
而其在快充上的劣勢(shì)，其實(shí)通過(guò)換電模式就能很輕松的解決：充得慢就慢唄，換得快就行了。
所以這波啊，這波又是蔚來(lái)贏麻了。。？
撰文：致命空槍編輯：脖子右擰 封面：煥妍
