丰田引爆的固态电池虚与实
据英国《金融时报》报道，在固态电池技术取得突破后，丰田顶级电池专家Keiji Kaita 于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。
“对于我们的液态和固态电池，我们的目标是彻底改变目前电池太大、太重、太贵的状况。” Keiji Kaita表示，“就潜力而言，我们的目标是将所有这些因素减半。”
相较于当下的电池技术，尺寸减半、重量减半、成本缩减，还能不到10分钟实现1200公里续航的，技术简直炸裂！
消息一出，引发诸多热议，但《电动势》记 者认为，大家没必要长他人志气，灭自己威风。纵观整个行业发展与量产之路，当下是你追我赶的局面，谁将引领技术制高点，还是未知数。
一、固态电池的地位与优势
如今，新能源汽车发展如火如荼，电池是新能源汽车的核心部件，电车的进化与升级，电池技术的瓶颈突破是关键一环。
当前主流动力电池是锂离子电池，由于使用的液态电解质易燃易挥发，且锂离子移动过程中可能产生锂枝晶。锂枝晶会导致电池一旦受冲击或者出现短路，就很容易失控爆炸。
频繁报道的各类新能源电车燃烧的事件，让人不得不深思：发展电动汽车，电池问题亟待解决。当前液体电池的短板，使得固态电池的发展处于重要地位。
固态电池是一种新型锂电池技术。依据电解质分类，锂电池可分为：液态、半固态、准固态和全固态四类。其中，半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。
目前所说固态电池大多数指的是固态锂电池。传统锂电池由正极、隔膜、负极，灌入电解液制造而成。而固态锂电池，里面没有气体、液体，材料都是以固态形式存在，用固态电解质代替隔膜和电解液。
从性能上来讲，固态电池的各项参数优势可相当完美地解决当前电池技术的瓶颈问题：
第一，安全性高（采用不可燃的固态电解质）；
第二，能量密度更高（传统电池中常用嵌锂的石墨作为负极，使用固态电池后，可用金属锂作为负极。这样一来，减少负极材料的用量，从而极大提升电池的能量密度。
据东方财富发布研究报告称，目前市场上应用的磷酸铁锂电池单体能量密度约为120-140Wh，三元电池单体能量密度约为130-220Wh，而固态电池可提供的能量密度约为300-400Wh，远超传统的电池）；
第三，离子电导率高，充电速度快。
第四，体积更小（固态电解质不仅比传统电池中的隔膜和电解液所需空间小；极大程度上减少电池正负极之间距离，故而更加小巧）；
第五，循环寿命更长（固态电解质为单离子导体，副反应少，循环寿命长。
固态电池的行业地位不容小觑。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示，“现在全球已经有无数人投入到全固态电池技术的创新运动中，随着ChatGPT技术的出现，提高了对新材料的探索效率，使得开发周期缩短，通过全球努力，全固态电池能够取得成功。”
二、固态电池量产化之路“道阻且长”
虽然固态电池有这么多优点，但真正量产还尚需时日。一是存在技术难点，二是成本问题。
首先，固态电池研发技术难点及核心——固态电解质
固态锂电池的研发路线根据电解质的不同，主流有三种：聚合物、氧化物和硫化物电解质。目前氧化物体系步调最快，硫化物体系紧随其后，高能聚合物体系仍处于实验室研究阶段。
当前丰田所采用的技术路线是：硫化物电解质。
硫化物电解质的优点比较明显：电导率较高，接近电解质，而且界面较为稳定。其能量密度能超过三元锂电池的3倍，电导率在三种电解质中是最高的，并且兼具强度和加工性能、界面相容性也挺好。
但硫化物的缺点也给研发提出挑战：首先，空气稳定性差，对水比较敏感，当其暴露于空气中，容易与空气中的水、氧气反应产生硫化氢有毒气体；其次，伴随着电解质结构的破坏和电化学性能的衰减，硫化物电解质的合成、储存、运输和后处理过程需要严重依赖惰性气体或干燥室。这导致制备工艺极其复杂。
其次，高昂的成本——企业一道难以跨越的坎
固态电解质难以轻薄化，且需用到价格昂贵的稀有金属原材料，硫化物电解质含有锗。硫化物电解质的成本很昂贵，据有关资料显示：硫化物的电解质成本最高可达120万元/吨，一般电解质的为32.82万元/吨。
当前半固态电池成本已经远远高于当前正商用化的液态电池成本。据有关资料显示：以NCM811液态电芯和NCM811半固态电芯为例，半固态电芯成本相比液态电芯成本增加约80%。其中，固态电解质成本是主要新增成本，也是半固态电池中的主要成本，占比约50%。
全固态电池的研发中，电解质材料、生产工艺、产品质量控制等均可能改变，这些因素都会导致全固态电池比半固态电池成本更高。
故而，全固态电池目前是实验室研究状态，量产和商业化还有很长一段路要走。
三、各国积极布局，争相占据技术制高点
虽然固态电池量产化道阻且长，但汽车电动化发展过程中，各家电池企业、车企、科研机构都将目光聚焦在固态电池这个新风口上。华泰证券研报称，预计2030年全球固态电池市场空间将超3000亿元。
对固态电池的研发主要集中在中日韩美欧五个国家和地区。日、韩主攻硫化物体系，欧洲主要为聚合物路线；中国四大头部固态电池公司（北京卫蓝、江苏清陶、宁波锋锂、中国台湾辉能）都是以氧化物材料为基础的固液混合技术路线为主。
我国自2020 年起，首次将固态电池列入行业重点发展对象并提出加快研发和产业化进程，今年则进一步提出加强固态电池标准体系研究。
在政策大力支持下，我国也以势不可挡之势取得不错的研发成功，不断推进固态电池产业化进程。
比亚迪在2016年将固态电池确定为未来的发展方向，并于2021年公开了硫系添加剂全固态电池专利；蜂巢能源于2022年推出了国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯；今年5月31日，上汽集团和清陶能源签署增资扩股协议和战略合作框架协议，将进一步深化双方战略合作伙伴关系，率先推动2025年实现固态电池技术“10万辆级”大规模量产落地……
东风、蔚来、赛力斯已宣布将于今年实现半固态电池装车，长安深蓝、智己、埃安、高合等车企普遍规划2025年前装车半固态电池。
卫蓝新能源的“360Wh/kg锂电池电芯”单体能量密度达360Wh/kg，续航里程可达1000公里。且其已于6月30日正式交付蔚来。
宁德时代最新一代麒麟电池，能量密度为255Wh/kg，而一般固态电池能量密度在300Wh/kg-400Wh/kg。
此外，中国科学技术大学马骋教授设计并合成了一种新型固态电解质——氧氯化锆锂，且综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当，但成本不到后者的4%，适合进行产业化应用。这项研究已于今年6月27日发表在国际著名学术期刊《自然·通讯》上。
总之，国内关于固态电池的技术研发，也在世界上享有重要的一席之地。
四、“倔强”丰田在固态电池领域的暗中布局
其实，丰田在固态电池方面的布局，可追溯到2008年。当时丰田与英国创业公司伊利卡（Ilika）合作共同研发固态电池材料，宣布进军固态电池领域。
2017年又与松下公司牵手，2020年，丰田还与松下合资成立了Prime Planet Energy & Solutions，致力于开发和生产棱柱形锂离子电池以及固态电池和“下一代”电池。
（图片来源：Toyoto）
经过数十年集中科研力量进行攻关，据《日经指数》与东京研究机构Patent Result的数据显示，丰田已在这条技术路线积累1300多件专利，包括电池结构、材料与制造工艺。
今年6月初，丰田宣布固态电池商业化的最新规划，最早到2027年，丰田就将向市场投放搭载固态电池的电动汽车，充电不到10分钟即可行驶约1200公里。而到7月，就宣布取得固态电池技术突破了。难免让人怀疑短短时间，技术研发速度竟如此快？
衡量一款动力电池最终能否量产的指标主要有：能量密度、充放电倍率性能、成本、安全性和循环寿命，同时满足这5项指标要求才有可能量产。
其实冷静思考后，可以得出判断：如若真能实现所述的技术突破，丰田公布的也仅是实验室数据。并且，鉴于丰田汽车量产计划多次推延的先例，且这次其并没有公布令人信服的技术细节。
无论从市场发展现状还是技术成熟度，量产并进行大规模装车不太现实，美好愿景而已。
除了电池储能，还要考虑充电能力，毕竟两者均是影响电动汽车整体性能的重要因素。即使固态电池可以快速充电，还要有电网的大力支持才行。
目前电车普遍采用的是400伏充电平台，充电电流为250A、50KW的电池从电量30%至80%时一般不超过30分钟即可完成。但当前，充电平台配套的电力供应也是个很大的问题。
在此背景下，丰田高调宣布其在固态电池领域的技术突破。笔者认为有以下两方面的考虑：
营销造势：丰田在用一些“噱头”改变人们对其讨厌电动车的固有认知，并重新树立起电动化技术领先品牌的形象，提高并宣誓丰田汽车在新能源领域的地位，引发外界对其的信心。
不管以后固态电池能否正常装车，都能给丰田已推出和将要推出的电动车营销一波。若是成功了，则会一改其在电动车领域的被动局势，实现逆风翻盘。
天下大同：当下关于固态电池的研发是你追我赶，但距离量产的鸿沟是难以跨越的。各国都在积极研发，合作共赢，构建人类命运的共同体。
五、电动势有话说
诚然，日本在固态电池领域有多项技术及专利优势，但，国内研发也毫不逊色。
如果固态电池能够取得成功，掣肘其量产的成本问题得以解决，攻克电池的充电时间与续航能力，且能实现大批量生产，谁就可以控制市场。
中科院欧阳明高呼吁，既代表这一行业的焦虑，也代表着消费者的诉求。全固态电池如果能够成功，但最终是否出自中国厂商，这很关键的，毕竟事关中国新能源下一阶段的竞争力。
当然，无论是丰田公司还是国内电池大佬宁德时代，谁能把现有动力电池天花板捅破，都是人类科技进步的好公司，科技无国界。
未来可期！让我们拭目以待！
