相比中國、歐洲、美國電動汽車市場的欣欣向榮,日本在純電動賽道已明顯落后,從該國慘淡的電動汽車銷量和市占率就可見一斑。近日,日產全固態(tài)電池說明會、本田汽車電動化業(yè)務說明會等活動密集舉辦,這些日本車企無一例外都表示將加碼固態(tài)電池研發(fā),希望在未來的電動汽車競爭中奪得先機。按計劃,日產將于2024年在橫濱建設試點工廠,2028年推出配裝全固態(tài)電池的量產車。本田決定投資約430億日元(目前1日元約合0.0502元人民幣),建設全固態(tài)電池示范生產線,預計2024年春季啟動,并希望將全固態(tài)電池搭載在2026~2030年間推出的車型上。豐田汽車此前也表示,看好全固態(tài)電池,預計2025年前投入量產。
日系三巨頭“買定離手”
首先需要指出的是,固態(tài)電池有全固態(tài)電池和半固態(tài)電池之分。不少業(yè)內人士認為,應從當下液態(tài)鋰離子電池向半固態(tài)電池乃至全固態(tài)電池逐步過渡。不過,豐田、本田和日產貌似都直接瞄準了全固態(tài)電池。例如,在日前舉行的日產全固態(tài)電池說明會上,有記者問道,日產是否考慮在推出全固態(tài)電池前,先推出半固態(tài)電池產品?對此,雷諾-日產-三菱聯(lián)盟全球副總裁、日產綜合研究所所長土井三浩表示,日產也在評估半固態(tài)電池的可行性,但目前的研究重點還是全固態(tài)電池。
截至目前,豐田、日產和本田都相繼發(fā)布了包括電動化戰(zhàn)略在內的未來長期規(guī)劃,全固態(tài)電池都位列其中。具體來看,2021年9月,豐田舉辦了面向海內外投資者和媒體的“電池與碳中和說明會”,宣布到2030年將投資1.5萬億日元,用于車用動力電池的研發(fā)、生產和供應。其中,2/3將用于電池的生產與供應,剩下的1/3用于電池研發(fā),目標是將每輛車的電池成本降低50%,打造新型鋰離子電池,包括液態(tài)電池的革新、全固態(tài)電池等。時任豐田首席技術官的前田正彥指出,豐田看好固態(tài)電池,預計在2025年之前投入實際應用。
2021年11月底,“日產2030愿景”對外發(fā)布,提出未來5年將投資大約2萬億日元,加快推動電動化產品布局和技術革新。近日,日產方面表示,將于2024年在日本橫濱建造全固態(tài)電池的試點工廠,并于2028年推出搭載全固態(tài)電池的純電動車型。
前不久,本田召開汽車電動化業(yè)務說明會,宣布未來10年,本田在研發(fā)方面的預算將達到8萬億日元。其中,3.5萬億日元將用于電動化和軟件領域的研發(fā),再加上生產設施等方面1.5萬億日元的投資,未來10年電動化和軟件領域的投入規(guī)模將共計達到5萬億日元。會上,本田特意強調,將加快新一代電池的自主研發(fā),投資約430億日元建設一條全固態(tài)電池的示范生產線,預計2024年春季建成投產。量產方面,本田的目標是在2026~2030年間推出的新車上配裝全固態(tài)電池。
至此,豐田、日產、本田的全固態(tài)電池商業(yè)化都有了相對明確的時間表。
欲在電動賽道“彎道超車”
為什么日本車企如此看重全固態(tài)電池技術?這恐怕與當前汽車行業(yè)發(fā)展趨勢及日本車企在純電動路線相對滯后不無關系。
目前,全球主流車企都在積極推進電動化轉型。從主要目標市場的技術路線來看,中國市場一直主推純電動路線;歐洲市場當前是插混和純電動并行,但隨著歐盟排放標準不斷收嚴,插混車要想達標會越來越吃力,因此大眾集團、戴姆勒、寶馬、Stellantis等都在加碼純電動技術。美國在總統(tǒng)拜登上臺后重新掀起新能源汽車熱潮,美國本土車企通用、福特都在加快推出純電動車型。
相比之下,青睞油電混合動力車的日本市場一直對純電動車不太“感冒”,或許也是因為這樣,一向謹慎的日本車企在純電動車領域表現(xiàn)得相對“保守”一些,即使2011年上市的日產聆風曾一度是全球最暢銷的純電動車,但在那之后,日產遲遲沒有推出接檔車型,其第二款純電動車Ariya B6 SUV在兩度延遲后,預計今年5月在日本上市。
續(xù)駛里程是純電動車的關鍵所在,如果日本車企能在電池技術方面取得飛躍性突破,那么就可以在純電動車領域取得后發(fā)優(yōu)勢。日本在鋰離子電池產業(yè)上已經落后中韓,而全固態(tài)電池是其“彎道超車”的希望所在。固態(tài)電池具有高安全、高續(xù)駛、低成本等優(yōu)點,日產稱它是“一項足以改變行業(yè)的先進技術”。日產方面指出,全固態(tài)電池的能量密度接近傳統(tǒng)鋰離子電池的2倍,擁有出色的充、放電性能,將進一步縮短充電時間,同時由于降低了昂貴原材料的使用率,可將電池成本降至更低。
日產預計,通過采用全固態(tài)電池,到2028年,可將電池成本降至每千瓦時75美元(目前1美元約合6.4691元人民幣),同時通過不斷的創(chuàng)新,未來進一步降至每千瓦時65美元,以實現(xiàn)電動車型和燃油車型的成本平價。除了乘用車外,日產還計劃將全固態(tài)電池應用到皮卡等更廣泛的細分車型,進一步提升其競爭力。
產學研合作推進商業(yè)化
不過,到目前為止,全固態(tài)電池還僅限于實驗室應用。和其他前瞻性技術一樣,全固態(tài)電池在產業(yè)化之前也面臨著各種障礙。當前,全固態(tài)電池的耐用性和安全性仍有待提高。例如,豐田汽車動力總成部門執(zhí)行副總裁凱基·凱塔曾在2021年年中對外透露,工程師已經制造出可以工作的原型電池,并將其安裝在概念車上,但這些電池在反復充電后會出現(xiàn)故障。為攻克技術瓶頸,豐田工程師正在調整電池的陽極和其他材料,尤其是固體電解質。
雖然困難重重,但沒有一家車企可以抵擋得住固態(tài)電池成本低、安全性高,且續(xù)駛里程長的“誘惑”。凱塔認為,全固態(tài)電池開發(fā)的突破可能來自新材料或新設計。日產方面則指出,其在自主研發(fā)、制造軟包鋰離子電池方面積累的高精度、高速電極層疊技術,都將應用于全固態(tài)電池的研發(fā)。
盡管固態(tài)電池的研發(fā)與生產還存在一些瓶頸,但豐田方面始終認為,最后的回報是值得的。凱塔稱,豐田希望在2025年大規(guī)模生產固態(tài)電池。豐田高級研究員吉爾·普拉特也在今年年初對外透露,豐田計劃率先在混動車上使用固態(tài)電池,在2025年之前實現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化。不過,目前尚不確定他指的是油混車還是插混車。
除了整車廠商外,產業(yè)鏈上游企業(yè)及日本政府也在推進固態(tài)電池的研發(fā)與商業(yè)化進程。近日,日本老牌石化巨頭出光興產宣布,最早將于2024年開始嘗試生產全固態(tài)電池所使用的電解質,并向汽車廠商和電池企業(yè)供貨。日本新能源產業(yè)技術綜合開發(fā)機構(NEDO)此前也曾組織數(shù)十家日本車企、電池廠商、材料廠商、大學、研究機構等,共同開展固態(tài)電池相關基礎研究。
國際“軍備賽”愈演愈烈
除了日本車企外,中國、美國、歐洲等國家和地區(qū)的企業(yè)也十分看好固態(tài)電池的前景,已開始展開積極行動。不少車企押寶擁有先進技術的固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè),希望來掌控這項技術。例如,寶馬和福特投資了美國固態(tài)電池初創(chuàng)公司Solid Power,而美國另一家固態(tài)電池領域的“明星”企業(yè)QuantumScape得到了大眾集團、上汽、比爾·蓋茨等知名企業(yè)和商界人士的支持,其中大眾集團是該公司的大股東,希望2025年推出搭載固態(tài)電池的電動汽車。在大眾集團看來,全固態(tài)電池才是未來車輛動力電池的終極形態(tài),2025年之后可以投入應用。
在韓國,現(xiàn)代汽車計劃在2025年試生產配備固態(tài)電池的電動汽車,2027年部分批量生產,2030年左右實現(xiàn)全面批量生產。韓國頭部電池企業(yè)也紛紛表態(tài),例如,LG新能源計劃2026年開始大規(guī)模生產聚合物基全固態(tài)電池,2030年開始生產更先進的硫化物基電池。三星SDI位于韓國的全固態(tài)電池試點生產線于今年3月破土動工。浦項制鐵等韓國部分上游材料企業(yè)也已同步跟進。
在中國,包括孚能科技、國軒高科、輝能科技、贛鋒鋰電、清陶能源、衛(wèi)藍新能源等在內的多家企業(yè)也在布局全固態(tài)及半固態(tài)電池開發(fā),并與部分車企協(xié)同研發(fā)。眾多產業(yè)鏈頭部企業(yè)的積極布局,給業(yè)內帶來一個信號,即面向2025年后下一代動力電池技術的卡位戰(zhàn),已揭開戰(zhàn)幕。
原標題:押注固態(tài)電池 日本車企謀超車