固態電池取得重大突破　豐田奪取未來話語權？

據英媒報導，本週二（4日），豐田宣佈已經在電池技術上取得了重大突破，能夠將電池的重量、體積和成本減半。此舉被看作是豐田搶奪未來動力電池話語權的關鍵。

豐田公司碳中和研發中心的總裁海田敬二表示，「對於我們的液態和固態電池，我們的目標是徹底改變目前電池太大、太重、太貴的狀況，我們的目標是將所有這些因素減半」。

伯明罕大學商業經濟學教授大衛・貝利認為，「（固態電池）通常在原型階段會有一些突破，但要擴大生產規模就困難，如果這是一個真正的突破，那麼它可能是一個顛覆性的改變，甚至可以說是電動汽車行業的聖杯」。

顛覆未來的固態電池

自固態電池概念興起以來，業內對於固態電池的潛力以及發展前景便十分看好。

按照動力電池物理結構劃分，液態電解質含量逐步下降，從傳統液態電池到最終全固態電池的發展可以分為五大階段：即液態電池、凝膠態電池、半固態電池、准固態電池、全固態電池。

目前市面上大多數動力電池幾乎都屬於液態電池，但受原理制約，液態電池有許多明顯短板不可避免。比如因不穩定性而帶來的安全隱患、在低溫條件下導致的性能下降以及電池容量接近瓶頸等問題。

相較之下，固態電池最突出的優點是安全。固態電解質可以抑制鋰枝晶、不易燃燒、不易爆破、無電解液走漏、不會在高溫下發生副反應等，在大電流下工作不會因出現鋰枝晶而刺破隔膜導致短路，不會在高溫下發生副反應，不會因產生氣體而發生燃燒。

另一方面，儘管固態電池本身不能提升能量密度，但由於具備更穩定、更安全等性質，無論在材料、結構或是封裝層面，都有助於提升電芯能量密度。據悉，目前半固態電池能量密度可達350Wh/kg+，准固態可實現400Wh/kg+，全固態可突破500Wh/kg，該資料可大幅超越當前鋰離子電池近300Wh/kg的峰值，從而帶來更輕的電池包與更長的整車續航能力。

此外，固態電池迴圈性能強。固態電解質解決了液態電解質在充放電過程中形成的固體電解質介面膜的問題和鋰枝晶現象，大幅提升了鋰電池的迴圈性和使用壽命，理想情況下迴圈性能表現優異，能夠達到45000次左右。

但在行業看來，固態電池的發展仍面臨着眾多阻礙，車企與電池廠商對於固態電池量產化的最大難題，在於成本管控以及製造困難。

目前，固態電池目前難以輕薄化，用到的部分稀有金屬原材料價格較高，而且全固態對生產工藝、成本和品質控制也提出了更嚴苛的要求，生產設備替換率大等原因，其成本明顯高於現有液態電池。據中郵證券測算，目前固態電池較液態電池成本高出30%以上。即便是半固態電池規模化量產後，其成本比也要比液態鋰電池高10%-20%。

以寧德時代為例，其重點佈局的硫化物全固態路線，儘管已有高能量密度的固態電池實驗樣本，但距離實現商業化可能仍需5年以上時間。

因此，國內包括東風、蔚來、賽力斯、深藍、智己、埃安、高合等車企，均將目光瞄向了更易於落地的半固態電池。

這也導致固態電池作為動力電池行業發展的終極方向，誰能夠率先實現可控成本下的量產，誰便掌握了下一代新能源的技術風口。

豐田的搶跑

儘管在混動領域被一眾中國汽車企業後來居上，讓豐田失去了中國新能源市場的話語權，但面向未來，豐田依然自信滿滿。

海田敬二指出，豐田已經開發出了提高電池耐久性的方法，並相信現在可以製造出續航里程為1200公里的固態電池，充電時間為10分鐘或者更短。

在豐田看來，全固態電池壽命較短是核心課題。固體電解質隨著電池的充放電反復膨脹和收縮，可能會引發龜裂，導致鋰離子在正負極之間的流動會變得困難。但現在，豐田已經發現了克服這一課題的新技術。在核算成本後，全固態電池將全面進入面向量產研發的階段。

雖然按照規劃，豐田的固態電池產品至少要在2025年後才能面世，至少在2027年後有望量產，但從技術積澱來看，該企業當前所獲得的相關技術成果的確非常可觀。

據日經中文網報導，從自2000年至2022年3月底公開的固態電池專利申請數來看，豐田以1331件居首位，是第二名的3倍。申請數前五名的企業中，除三星之外其他四家均來自日本。

註定「卷」起的電池產業

儘管目前中國新能源市場蒸蒸日上，但作為下一代電池的重要攻關方向，尤其是在豐田不斷打破固態電池技術桎梏之時，中國產業鏈也更需要對此予以重視。

根據《中國製造2025》的相關要求，到2025年、2030年，我國動力電池單體能量密度需分別達到400Wh/kg、500Wh/kg，這無疑已經超出了液態電池的「能力範圍」。

中科院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高表示，要想實現2030年500Wh/kg的能量密度目標，固體電解質層面的突破是不得不走的必由之路。

他還指出，在固態電池領域，日本超前我們5年，「現在的全固態電池，如果從國家角度來講，肯定是日本最重視，做得最好、規模最大」。

中國電動汽車百人會副理事長董揚也認為，以固態動力電池為代表的新一代動力電池，是未來的重要競爭領域，「我們需要吃著碗裡看著鍋裡，給予足夠的重視」。

借由新能源產業的迅速顛覆，中國汽車產業通過液態電池方面的競爭優勢實現了「彎道超車」，在全球動力電池裝機量排行前十的企業中，已經有六家來自中國，寧德時代與比亞迪更是高居榜首。

但也正與當年中國企業鉚足幹勁在混動等領域超越合資品牌一樣，如今的歐美日韓企業，也已經意識到與中國車企的差距並期望在下一個風口迎頭趕上。

當前，豐田通過固態電池的技術積澱已經快要摸到行業未來的「麥克風」，在此前提下，手握全球最大新能源市場的中國車企和電池廠商，又將如何守住自身的話語權，值得期待。

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