美夢成真？豐田宣稱固態(tài)電池成本減半

導(dǎo)語：為做“行業(yè)顛覆者”，豐田正在努力搶奪動力電池賽道的未來話語權(quán)。

7月4日，據(jù)英國《金融時報》報道，在固態(tài)電池技術(shù)取得突破后，豐田公布了將電動汽車電池的尺寸、成本和重量減半的雄心。

豐田公司宣稱，已經(jīng)簡化了制造固態(tài)電池所用材料的生產(chǎn)過程，并稱這一發(fā)現(xiàn)是一個重大的飛躍，能夠大幅縮短汽車充電時間和增加續(xù)航里程。

此前豐田便披露過，其正在開發(fā)充電不到10分鐘即可行駛約1200公里的全固態(tài)電池，續(xù)航距離延長至現(xiàn)有電動汽車的2.4倍，計劃于2027年向市場投放。

“對于我們的液態(tài)和固態(tài)電池，我們的目標是徹底改變目前電池太大、太重、太貴的狀況，” 豐田公司碳中和研發(fā)中心的總裁海田敬二表示，“就潛力而言，我們的目標是將所有這些因素減半?！?/p>

固態(tài)電池，這項被視為顛覆鋰電行業(yè)的“終極解決方案”之一的下一代高性能鋰電池技術(shù)，向來被視為潛在的“行業(yè)顛覆者”。

一方面，由于固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)，部分或全部替代液態(tài)電解質(zhì)，有希望從本質(zhì)上解決現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池的安全性問題。

另一方面，現(xiàn)有鋰離子電池的能量密度已接近理論極限，固態(tài)電池則將打破液態(tài)鋰電池的材料、技術(shù)局限。

目前主流的磷酸鐵鋰電池的能量密度在200Wh/kg以下，三元鋰電池的能量密度在200-300Wh/kg之間，而液態(tài)鋰電池能量密度上限約為350Wh/kg。

業(yè)界有觀點認為，全固態(tài)鋰電池的能量密度可以達到現(xiàn)有鋰離子電池的2到5倍，因此是最具潛力的高能量密度電池技術(shù)。

豐田宣稱的技術(shù)突破無疑是轟動性的。假使全固態(tài)電池可實現(xiàn)充電10分鐘跑1200公里，且成本、重量、體積均實現(xiàn)減半，便不僅是解決電動汽車的充電續(xù)航短板，而是徹底宣告燃油車從此便可退出歷史舞臺。

伯明翰大學(xué)商業(yè)經(jīng)濟學(xué)教授戴維?貝利認為，如果豐田公司的說法屬實，那么這可能是未來電動汽車的一個里程碑時刻。

“通常在原型階段會有一些突破，但要擴大生產(chǎn)規(guī)模就很困難了?！彼a充說，“如果這是一個真正的突破，那么它可能是一個顛覆性的改變，甚至可以說是電動汽車行業(yè)的圣杯?！?/p>

然而，由于豐田此前一直在發(fā)展電動車業(yè)務(wù)上極為緩慢，公司董事長豐田章男作為純電動汽車快速轉(zhuǎn)型的最強烈反對者而備受爭議，甚至還因此鬧出了一場聲勢浩大的倒“豐田章男”運動。

盡管豐田在固態(tài)電池領(lǐng)域早有布局，然而近期接連不斷地放出相關(guān)消息，甚至拉開了大力營銷的架勢，很難不令外界懷疑其宣稱的技術(shù)突破確有其事，還是為改善公司形象而釋放出的煙霧彈。

就在前幾天，英國《衛(wèi)報》才剛剛報道，因廣告夸大旗下電動汽車的充電速度和便捷程度，英國廣告監(jiān)管機構(gòu)（ASA）對豐田的宣傳實施禁令。

未來似乎觸手可及，難道固態(tài)電池的技術(shù)研發(fā)真有如此簡單？

顛覆下的挑戰(zhàn)

早在2021年1月，蔚來汽車就推出了該公司第四款電動車型ET7旗艦轎車，該車型將搭載固態(tài)電池包，續(xù)航將長達1000公里。消息一經(jīng)發(fā)布，便引發(fā)全行業(yè)轟動，次日鋰電池概念股票幾乎全線暴跌。

然而時間已經(jīng)走過兩年，固態(tài)電池商業(yè)化似乎還只是一個美好的愿景，所謂的行業(yè)顛覆并未發(fā)生，問題又出在哪？

首先，便是技術(shù)上的難關(guān)。其中又以固態(tài)電解質(zhì)的技術(shù)突破為核心關(guān)鍵，研發(fā)難度極大。

快充性能差、界面易接觸不良、電解質(zhì)與電極之間電化學(xué)相容性與其他性能難以均衡，都是固態(tài)電池在現(xiàn)階段未能解決的技術(shù)缺陷。

高昂的成本更讓固態(tài)電池難以真正走向商業(yè)化。固態(tài)電解質(zhì)目前難以輕薄化，且需用到價格昂貴的稀有金屬原材料，氧化物電解質(zhì)含鋯、硫化物電解質(zhì)含鍺。全固態(tài)電池還對生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制提出了更為嚴苛的要求，生產(chǎn)設(shè)備替換率極高，總體成本顯著高于液態(tài)電池。

當(dāng)前，針對固態(tài)電池市場化的難題，業(yè)界普遍采取了折中的解決方案，即將半固態(tài)電池作為從傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池向全固態(tài)電池過渡的必要路線。

半固態(tài)電池通過減少液態(tài)電解質(zhì)含量、增加固態(tài)電解質(zhì)涂覆，可達到具備安全性、提高能量密度、兼顧經(jīng)濟性的要求，被作為全固態(tài)電池技術(shù)成熟前的主流替代方案，率先進入量產(chǎn)階段。國軒高科、孚能科技、衛(wèi)藍新能源等多家電池廠商俱已掌握比較成熟的半固態(tài)電池產(chǎn)品。

不過，性能上大打折扣的半固態(tài)電池似乎也沒有理想的那么完美，剛剛步入量產(chǎn)的半固態(tài)電池和已較為成熟的液態(tài)電池孰優(yōu)孰劣尚未可知。

伊維經(jīng)濟研究院研究部總經(jīng)理吳輝指出：“半固態(tài)電池產(chǎn)品畢竟只是一個過渡產(chǎn)品，最終還是會走上全固態(tài)路線。半固態(tài)電池對于電池能量密度的提升沒有特別明顯的改善，因此未來不會成為主流產(chǎn)品?！?/p>

此外，寧德時代另辟蹊徑。其4月19日在上海國際汽車工業(yè)展覽會上發(fā)布的凝聚態(tài)電池，電解液既不同于普通液態(tài)鋰離子電池的電解液呈百分之百的液態(tài)，也并非全固態(tài)電解質(zhì)或固液混合電解質(zhì)，而是一種半固態(tài)化的膠質(zhì)狀態(tài)。

據(jù)稱，該電池單體能量密度高達500Wh/kg，實現(xiàn)高比能與高安全兼得，并可快速實現(xiàn)量產(chǎn)。

不可否認的是，盡管困難重重，固態(tài)電池作為下一代鋰電技術(shù)的歷史地位不會變更。當(dāng)前，整個行業(yè)正處于高速發(fā)展期。一夜爆紅無法催熟固態(tài)電池的量產(chǎn)，但隨著業(yè)界投資、技術(shù)研發(fā)的熱潮頻現(xiàn)，固態(tài)電池大規(guī)模應(yīng)用時間點已越來越近，商業(yè)化未來近在咫尺。

“我們發(fā)現(xiàn)，在全球頂刊上發(fā)表的與固態(tài)電池技術(shù)相關(guān)的論文正在指數(shù)般地增長，可以說技術(shù)是在商業(yè)化的前夜?！?/p>

中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高表示：“全固態(tài)電池技術(shù)雖然現(xiàn)目前仍然面臨著很多挑戰(zhàn)，但仍然是我們值得去追求的目標。這個目標不是短期的，可以看作是面向2030年，值得創(chuàng)新的目標?！?/p>

賽道大競逐

另一個值得關(guān)注的維度，是固態(tài)電池賽道的一片火熱。

由于固態(tài)電池在行業(yè)技術(shù)變革中的顛覆地位，這一面向未來的賽道早已擠滿了各路玩家。新能源車企、鋰電池企業(yè)紛紛秣馬厲兵，企圖提前布局占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢，以便在將來的鋰電池市場吃下最大的一塊蛋糕。

5月31日，上汽集團豪擲27億追加投資清陶能源。這家公司2016年創(chuàng)業(yè)之際還未引發(fā)太多的關(guān)注，初投估值僅有幾千萬元。而自2019年產(chǎn)投“殺入”至今，三年內(nèi)公司估值已破百億，背后集齊了北汽、上汽、廣汽三大汽車巨頭，儼然有超級獨角獸之姿，不難看出其所掌握的固態(tài)電池技術(shù)備受行業(yè)關(guān)注。

在此基礎(chǔ)上，上汽集團還宣布，2025年上半年起，智己、飛凡、榮威、MG將推出多款相關(guān)量產(chǎn)車型，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。

從全球視野來看，歐、美、日、韓等各國也都在參與到固態(tài)電池賽道的競逐之中，以期率先實現(xiàn)量產(chǎn)。

4月20日，據(jù)《韓國先驅(qū)報》消息，韓國政府及其頭部電池公司計劃在2030年之前共同投資20萬億韓元，以開發(fā)包括固態(tài)電池在內(nèi)的先進電池技術(shù)。

韓國政府表示，“這項聯(lián)合投資將使韓國能夠先于其他國家開始商業(yè)化生產(chǎn)固態(tài)電池”。

而在美國方面，能源部(DOE)科學(xué)基金和國家實驗室研究的推動下，固態(tài)電池研究取得了重大進展，并在此基礎(chǔ)上衍生出眾多初創(chuàng)公司，如QuantumScape、SEEO、SolidPower、SolidEnergySystems、IonicMaterials等，這些初創(chuàng)公司以其在固態(tài)電池技術(shù)方面的先進性，目前已分別得到了寶馬、大眾、現(xiàn)代等汽車巨頭和多家風(fēng)投基金的投資。

從時間上看，2025年或?qū)⒊蔀楣虘B(tài)電池邁向市場的一個關(guān)鍵節(jié)點。不少企業(yè)都選擇將2025年作為達成固態(tài)電池階段性突破的時間節(jié)點。

上汽集團提出將率先推動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；豐田計劃于2025年推出配備固態(tài)電池的車輛；日產(chǎn)歐洲研發(fā)高級副總裁DavidMoss則表示，日產(chǎn)已經(jīng)成功開發(fā)出全固態(tài)電池，目標是2025年開始試生產(chǎn)；而早前德國寶馬集團也宣布，寶馬將打造全固態(tài)電池中試生產(chǎn)線，2025年推出首輛原型車。

可以預(yù)見的是，2025年，新能源車企、鋰電池企業(yè)都勢必卷入一場聲勢浩大的固態(tài)電池大戰(zhàn)。各家企業(yè)爭先恐后的競逐其實側(cè)面印證了，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還遠未達到一夜顛覆行業(yè)的地步。

而如果豐田當(dāng)真實現(xiàn)了超高水平的技術(shù)突破，這場固態(tài)電池大戰(zhàn)的腳步便又加快了許多。