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丰田固态电池“进程”

北极星储能网  来源:电池联盟  作者:龙阙  2019/11/21 10:30:27  我要投稿  

北极星储能网讯:导读:丰田搭载最新固态电池技术的电动汽车将于2020年东京奥运会亮相,2025年左右可大规模批量生产。

(来源:微信公众号“电池联盟” ID:zgcbcu 作者:龙阙)

6月7日,寺师茂树非常不情愿,但又无可奈何地当着全球媒体坦言,丰田犯了一个巨大的错误——应该早点儿搞电动汽车!

寺师茂树宣布,丰田汽车将全面调整电动车战略规划,将原先在2030年实现年销售550万辆电动车的计划提前至2025年。

10月22日,寺师茂树又透露,丰田搭载最新固态电池技术的电动汽车将于2020年东京奥运会亮相,2025年左右可大规模批量生产。

寺师茂树表示,上述固态电池新能源车型将基于丰田e-Palette概念平台进行研发,研发产品将采用纯电动架构,并搭载自动驾驶功能。

寺师茂树何许人?丰田汽车执行副社长!

寺师茂树的公开宣布,意味着丰田要全面进攻电动汽车市场了。

此前很长一段时间里,丰田从不相信电动汽车能成功,而是更看好比较节能的燃油车、混合动力与氢燃料电池汽车。

当然,这也不是没有原因。毕竟,要论对燃油车技术的积累、混合动力汽车的专利申请,以及氢燃料电池汽车的前期投入,能和丰田相提并论的企业恐怕不多。

所以,“普锐斯之父”内山田武曾表示纯电动车不靠谱,纯电动汽车的电池技术根本不成熟。显然,此次转变战略,丰田是迫不得已。

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在丰田公司,像内山田武一样不看好电动汽车的保守派占大多数,因此对于是否要大力发展纯电动汽车,丰田内部总是充满争议,所以导致了丰田在电动汽车之路上错失良机。

扭转战局,为丰田发展电动汽车奠定基调的,则是丰田章男。

头奖彩票2016年11月30日,丰田章男宣布亲自出任电动车事业部负责人,并宣布启动电动车研发计划,表示在2020年推出第一款车型。

2017年12月13日,丰田与松下宣布达成战略合作,联合研发车载方型固态电池。丰田表示,在2025年之前会将固态锂电池实用化。

固态锂电池是基于锂电池开发的,相比传统的锂电池,主要是不再用液态或是胶质作为正负极之间的传导材料,从而大幅度提高汽车安全性、耐高温能力能。

从汽车电气化发展来看,从镍氢电池、磷酸铁锂电池,到三元锂电池的使用可以看出,相对而言三元锂电池略有发展潜力。

以比亚迪为例,E5搭载的是磷酸铁锂电池,容量为52kWh,重量为517kg,续航为350公里;而秦EV搭载的是三元锂,容量为61kWh,重量为444kg,续航为400公里。

可以看出,未来至少两三年内,电动汽车还是会以三元锂电池为主。

头奖彩票但是,三元锂电池固然是比老电池好,可极限不过是将电动汽车的实用性升级到“可用”效果。还是以比亚迪为例,用老电池的E5与秦EV毫无实用性,快充一小时电,还充不到一半电量。

三元锂电池虽然提高了汽车实用性,快充半小时基本能充满百分之八十的电量,充满后续航可达到200公里以上,甚至是300公里以上。

但是问题还是很多,例如冬天续航里程短,续航不够长,充电时间太长等。现在电动车还不普及尚且如此,若是普及便是大问题。

丰田借助固态电池,显然是为了电动汽车能在未来保持较高产品能力,确保在动力变革的浪潮中立于不败之地。

其实,丰田早在2008年就已经开始了研发固态电池技术之路。

2008年2月,丰田与伊利卡达成合作,共同研发固态电池材料。

2017年10月,丰田宣布加速研发固态电池技术。

2018年6月,日本新能源产业技术综合开发机构启动了开发全固态电池的项目,由丰田与松下等汽车、电池和材料企业,以及京都大学、日本理化学研究所等学术机构,共同合作研究。

2019年1月,丰田宣布在2020年前与松下设立车载电池新公司,致力于开发、量产固态电池。

头奖彩票2019年5月,丰田展出其正处于试制阶段的全固态电池样品。

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丰田将固态电池视为未来的主攻方向,计划在2020年前半阶段实现全固态电池的商业化应用,其基础的核心技术便是降低全固态电池的电芯内阻的技术。

头奖彩票那么,什么是固态电池?

动力电池发展现状来看,以电池物理结构分析,目前主要分为四种:即凝胶态电池、半固态液体电池、准固态液体电池、全固态电池。

头奖彩票凝胶态电池是指只含有液体电解质,半固态液体电池指半固态液体电解质质量百分比<10%,准固态液体电池指准固态液体电解质质量百分比<5%,全固态电池指全固态不含有任何液体电解质。

按照技术进展来判定,目前市场中售卖的纯电动车采用的锂离子或锂聚合物电池,绝大多数均属于凝胶态电池,只是由于正极材料的不同,又分为了NCA、NCM等不同的电池种类。

随着电池技术水平的不断提升,越来越多的车型开始配备能量密度更高的NCM811电池。所谓811,是指三元锂电池正极材料中镍钴锰或镍钴铝的配比为8:1:1。

NCM811电池三种元素中,镍的比重越高电池能量密度就越高,但镍也是金属活性高的元素,因此它的比重越大电池的安全性也就越低。

而钴元素在三元锂电池中也起到至关重要的作用,可以提高电池的稳定性,同时增加电池的循环寿命。

那么,丰田为什么会选中全固态电池?

相比于液态电池,全固态电池的优势比较明显,尤其是在安全层面上,液态锂电池过度快充时会产生“枝晶”,刺穿内部隔膜引发电池短路而起火爆炸的危险,而理论上固态锂电池则可避免此危险发生。

此外,全固态电池循环寿命长、工作温度范围宽、薄膜柔性化、回收方便、可快速充电、与电极材料相容性好,以及耐潮湿环境。

根据不完全统计,全球范围内约有50多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术。

其中,中国院校发表的相关SCI 文章居世界首位,而在国际发明专利方面,日本则占据了全球范围内一半以上,丰田更是以多项专利占据了单一机构中的首位。

那么,固态电池大规模应用于量产电动车究竟有多遥远?

头奖彩票当前无论是从最基础的材料到反应界面,再到电池的理论研究和实验,以及更远处的规模产业化以应用,都还没有从根本上解决基础难题。

固态电池的研究始于上个世纪八十年代,相关技术从不成熟走向成熟,从实验室走向工厂,从工厂走向终端设备实现规模化应用和普及,已经几十年过去了,这条路注定是漫长而又艰苦的。

当然,固态电池的前景还是比较乐观的。

可以预见,未来固态电池一定会遵循液态、半固态、固液混合到全固态的发展路径,伴随每一阶段跃升过程的是,上下游相关产业链的共同成熟和壮大。


原标题:丰田固态电池“进程”

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