也许是因为对能源路线上的理解过于独到,丰田一直被视为是拥抱纯电路线最犹豫拖沓的典型。不过,近日丰田在日本静冈县的研究基地召开了一场技术说明会,围绕着“电动化”、“智能化”、“多样化”的主题展示一系列的相关技术储备,第N次向世界喊话,丰田在纯电赛道上虽迟但到。
技术说明会亮“底牌”
抛开事实不谈,丰田每次拥抱电动化的姿态还是极为热烈的。
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新成立的电动汽车子公司BEV Factory总裁加藤武郎将自己的介绍冠以“BEV将改变未来“之名,加藤曾担任过比亚迪与丰田合资工厂开发中心的负责人,对纯电汽车有着超越老板丰田章男的热情并不奇怪。
丰田在说明会还现场展示了两款性能感人的锂离子电池新品。其中“性能版”电池通过对能量密度的改进来提升车辆续航,据称可实现1000 km续航,快充20分钟既可达到80%电量,且成本可降低20%。“普及版”则采用了目前搭载于HEV车型上的双极性镍氢电池的双极结构,续航里程比以往车型增加20%,快充30分钟可将电量充至80%,成本降低40%。
如果只是对标常规锂电池性能,丰田并不会给国内头部电池制造商们带来什么压力,毕竟宁王的麒麟电池已经装车极氪001,这些指标早已实现,不过能够降本20-40%倒是颇具吸引力。但细想一下好像也没什么担忧,丰田产品在中国市场向来不以性价比著称,这个降本最后恐怕也难能体现在中国市场的竞争力上。
真正能让行业“抖三抖”的重磅是丰田在全固态电池技术方面的突破。说明会上,丰田宣布已克服全固态电池的耐久性课题,后面只等着解决了成本问题后,就将全面投入量产并配备在纯电车型上,丰田这次又更新了固态电池具体量产的时间为2027~2028年。
由于全固态电池的电解质为固体,离子运动速度更快,对高电压、高温环境更具耐受力,因此能够有效提高输出功率、增加续航里程、缩短充电时间。但是固体电解质由于电池的充放电会导致反复膨胀和收缩,在这一过程中可能会出现龟裂,最终导致离子难以通过正负极之间,所以电池寿命较短仍是目前固态电池有待解决的课题。
丰田副社长首席技术官中岛裕树表示:“已经找到很好的材料。不会落后于时代,一定会实现实用化”。
押宝固态电池,实现弯道超车
尽管丰田在油电混动以及氢燃料电池技术路线上走的极为坚定,但在纯电路线上,丰田的态度始终摇摆,这种不确定最直接的体现是丰田汽车董事长丰田章男对纯电动汽车多次真性情的批判以及多次略显敷衍的拥抱。
2020年丰田章男就曾公开抨击纯电汽车被过度炒作,纯电汽车排放的二氧化碳不比混动车少,一点也不环保。但仅是一年后,21年12月丰田章男就上演了携15款电动车亮相电动车战略发布会的“名场面”,宣布2030年丰田纯电动汽车(BEV)全球销量目标为350万辆,并计划在电动车开发上投入350亿美元。转瞬间变身为了纯电动车最坚定的支持者。
又是一年过去,22年丰田章男在泰国接受采访时再次“炮轰”电动汽车,为全球汽车行业从业者当“嘴替”,质疑孤注一掷追求电动汽车的可行性。进入23年,丰田章男交棒社长职位给佐藤恒治后,原以为是以加速丰田电动化进程为目的的,但在七国集团领导人峰会期间,丰田章男又牵头组成“反电者联盟”,全面抵制纯电车。
态度摇摆的结果就是,时至今日丰田在全球范围内都没有一款能够拿得出手的纯电车型,在新能源竞争最为激烈的中国市场,被丰田给予厚望的bZ4X非但没能站稳脚跟,反而落得一个“杂牌”的口碑。
与纯电路线态度忽冷忽热形成强烈反差的是,在固态电池的研究方面,丰田又体现出了独一档的百折不挠和韧性。这让人不禁认为,丰田章男厌恶的不是电动汽车本身,而是跟随者的角色,而固态电池正是丰田在电动化转型中弯道超车,重返行业引领者的那张王牌。
丰田在固态电池技术方面一向态度痴迷,早在2008年就已开始布局,目前丰田在全球范围内拥有1300多项固态电池专利,专利数量上遥遥领先于所有对手。
研发成绩也拿得出手。早在2012年,丰田就发布了硫化物固态电池,引发了行业震动,。而在此之前,固态电解质的研发都集中在氧化物和聚合物的方向,但聚合物和氧化物路线电池导电率都远低于液态电池,丰田的硫化物电解质让固态电池电导率首次超过液态电池。
不过硫化物也是一条最难的固态电池技术路线,所以在量产装车这件事上,丰田频繁跳票。2017年丰田曾宣布将在2020年初开始生产固态电池,并于2025年实现量产。而到了2021年,丰田又在“2030年电池战略会”上改变了口风,表示其在全固态电池方面“进展并不乐观”,并且全固态电池的导入将“从HEV车型开始”。
6月的这场技术说明会上,丰田再次更新口径,“全固态电池将作为BEV车型电池,计划于2027~28年实现量产化”,信心满满,显然是有了实质性的进展。
一旦突破固态电池的技术瓶颈,丰田的电动化转型也就有可能驶入快车道。
固态电池,真能筑起高墙么?
看似在固态电池技术的抢先落地上有着十足信心,但如果丰田押宝固态电池就想着能实现弯道超车,重返领导者位置,似乎也没那么简单,毕竟舍得在固态电池技术方面花力气的不只有丰田。
同为日系代表的日产,在固态电池的量产方面也早早就吹过了风。
如果单论电动化的决心,日产的姿态要比丰田端正许多,21年时日产就提出了“日产汽车2030愿景”,而这一愿景的核心就是电驱化。按照远景,到26年日产将投入约1128亿人民币加快电动技术转型,在2030年之前推出包含15款BEV车型在内的共计23款电驱化车型。同时,日产还在22年宣布与NASA合作开发新型全固态电池,并计划24年在日本横滨建造试点工厂,28年推出搭载全固态电池的电动车型。
性能方面日产也做到了“把话说满”,固态电池能量密度接近传统锂电池的两倍,充电时间为锂电池的三分之一,并且减少了昂贵的稀有金属用量,可有效降低电池成本。按日产的规划,28年全固态电池成本要降至75美元/KWh,并在未来进一步降低至65美元/KWh。而在中国市场,行业内对三元锂电池的价格预估是25年或降至500元/KWh(约为70美元左右),起步就要与三元锂电池拼价格,不得不说日产的目标也是足够激进。
美国的初创企业在固态电池研究方面也画过不少“大饼”,其中的代表企业QuantumScape。QS成立于2010年,由斯坦福大学科学家三人创立,并得到了比尔盖茨、大众集团、德国马牌集团的投资,目前已成为固态电池技术研发头部企业,拥有超过200项固态电池专利技术。
根据财报信息透露,QS的产品性能堪称炸裂,较传统锂电池续航提高80%,最高续航接近2000 km;体积能量密度超过1000Wh/L,是目前特斯拉Model3电池的4倍;可在15分钟内充满80%的电量,800次充电后仍能保持80%以上的容量,正常使用寿命将达到12年左右。此外,QS还高调宣布已开始在美国加州建设生产工厂,计划于23年开始试产部分固态电池,25年实现大规模量产。但在经历了一阵股价狂欢之后,资本对此类“画大饼”的实验室成果似乎也失去了兴趣,这也让QS的股价从最高的132美元跌至了如今的8美元之内。
在固态电池技术的研究方面,中国电池企业所选择的路线更加现实,没有去死磕各种技术瓶颈,而是折中发力半固态电池。尽管半固态电的方案被松下、LG新能源等电池巨头们视为过渡方案,并不具备长远发展意义,但却符合国内以市场驱动为主的现状,既要性能上突破液体电池的极限,有要保证商业化的快速落地。
中国的头部固态电池公司,卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业、辉能科技等,其量产产品都是以高镍三元为正极材料,氧化物半固态电解质、硅基负极的半固态电池。
为了吸引资本,中国企业也同样善于造势,但在实现量产的问题上,半固态电池方案确实要比固态靠谱的多。比如卫蓝已规划了北京房山、江苏溧阳、浙江湖州和山东淄博4大生产基地,目前推出了350Wh/kg的半固态电池。国轩高科2022年5月发布首款半固态电池产品,单体能量密度达360Wh/kg。清陶能源率先实现了产业化,建有国内首条固态锂电池产线和全球首条固态动力电池规模化量产线。赣锋锂业一代半固态电池已经开始量产,二代产品的安全性能也已达到车规要求。
不过从性能上看,目前的半固态电池远达不到全固态电池所描绘的那样完美,依旧存在短板,一是较现有液态电池能量密度提升并不明,二是在成本上,半固态电池仍有很多挑战。
4月上海车展中,宁德时代发布了名为“凝聚态电池”的全新产品,能够达到500Wh/kg能量密度,这几乎是当前三元锂电池能量密度天花板的1.5倍,因此也引起了大量关注。按官方的说法,凝聚态电池并不是传统意义上的半液半固态的电池,但其电解质实际上也一种半固态化的胶质状态,而这也为半固态电池的未来注入了一针强心剂。
尽管目前液体锂电池在能量密度、充电速度、安全性、成本等方面已经初步满足了用户的需求,但电池技术如果继续有所突破,现有的电动汽车竞争格局还是会被迅速打破。从产品配方、电池材料产能,再到生产线,丰田这次的利好消息也只能算是拉开了固态电池走向量产目标的序幕,如果最终的固态电池产品无法在能量密度、安全性、成本、充电速度、耐温性和良品率这些核心要素上对液体电池形成全面的超越,普及依旧是困难重重,毕竟车企关心的是性价比最佳的电池产品,而不是液体、半固态或是固态的技术路线之争。