48107 豐田覺醒!固態(tài)電池大突破:充電10分鐘跑1200公里,體積和成本都減半

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          豐田覺醒!固態(tài)電池大突破:充電10分鐘跑1200公里,體積和成本都減半
          超電實驗室 ·

          曹婷婷 楚門

          2023/07/07
          固態(tài)電池已經(jīng)成為豐田電動化的重點,一旦量產(chǎn)上車,很有可能成為豐田破局的關鍵。
          本文來自于微信公眾號“超電實驗室”(ID:SuperEV-Lab),投融界經(jīng)授權發(fā)布。

          倔強的豐田,突然覺醒了。

          剛剛宣布固態(tài)電池獲得了重大突破,突破有多大?

          電池的重量、體積和成本都將減半,而且充電10分鐘甚至更短,續(xù)航就能達到1200公里。

          豐田頂級電池專家KeijiKaita表示,電池生產(chǎn)過程也得到大大簡化,從而降低了下一代技術的成本。

          固態(tài)電池在量產(chǎn)、成本和制造方面,一直都面臨著很多難題,國內(nèi)寧德時代、深藍、蔚來等巨頭也是躍躍欲試,誰攻克了成本、量產(chǎn)難題,誰就會率先搶占市場。

          沒想到的是,豐田這個一直被人們吐槽的守舊派,開始了笨鳥先飛。官方表示,這個全新的固態(tài)電池,將會在2027年量產(chǎn)上車。

          也就是說,現(xiàn)在距離這個全新的電池上車,得再等上四年,這也符合行業(yè)內(nèi)固態(tài)電池5-10年實現(xiàn)商業(yè)化的論斷。

          到時候豐田能憑借固態(tài)電池重新支棱起來嗎?

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          最高續(xù)航1500公里

          早在2008年,豐田就開始研究固態(tài)電池,當時固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)Ilika和豐田合作,為后者研發(fā)全固態(tài)電池電解質(zhì)。

          搗鼓了幾年后,豐田就開始宣傳在固態(tài)電池領域取得的研究成果?;蚴枪萄邪l(fā)實在困難,2017年,豐田又轉身牽手松下,開始共同研發(fā)車載方型固態(tài)電池。

          豐田覺醒!固態(tài)電池大突破:充電10分鐘跑1200公里,體積和成本都減半

          來源:Toyota

          三年前,豐田還和松下成立了一家合資企業(yè)PrimePlanetEnergy&;Solutions,共同開發(fā)和生產(chǎn)棱柱形鋰離子電池以及固態(tài)電池和“下一代”電池。

          彼時,固態(tài)電池領域?qū)@麛?shù)目開始出現(xiàn)巨幅增長,全固態(tài)電池專利數(shù)目占比則由0提升至50%。其中,單豐田就一家擁有了252件固態(tài)電池相關專利,數(shù)量遠超其他車企與電池企業(yè)。

          到了2022年,據(jù)《日經(jīng)指數(shù)》與東京研究公司PatentResult的統(tǒng)計數(shù)據(jù),豐田已擁有1331項關于固態(tài)電池的已知專利,包括電池結構、材料與制造工藝。

          豐田覺醒!固態(tài)電池大突破:充電10分鐘跑1200公里,體積和成本都減半

          來源:Toyota

          雖然豐田是行業(yè)中擁有最多關于固態(tài)電池技術專利的車企,但豐田對固態(tài)電池的量產(chǎn)也是不斷跳票。

          2017年,豐田就表示將會在2020年的東京奧運會上展示固態(tài)電池技術,但因技術挑戰(zhàn),被迫推遲到2025年量產(chǎn)。

          到了2021年,豐田又改口稱“全固態(tài)電池進展并不樂觀,”量產(chǎn)計劃推至2027年。最近剛宣布的固態(tài)電池技術,算是讓豐田兌現(xiàn)了諾言。

          豐田覺醒!固態(tài)電池大突破:充電10分鐘跑1200公里,體積和成本都減半

          來源:Toyota

          所以說,豐田并非是在電動化道路上一直躺平,只是不想押注三元鋰電池,在豐田的技術路線圖里,固態(tài)電池才是重點。

          KeijiKaita表示,研究固態(tài)電池的目標,是改變目前電池太大、太重、太貴的狀況,并將所有的這些限制因素減半。

          據(jù)介紹,豐田已經(jīng)簡化了制造固態(tài)電池所用材料的生產(chǎn)過程,可以明顯降低下一代的技術成本。

          此前,豐田在六月舉辦的2023技術研討會上曾透露,開始通過HEV引入全固態(tài)電池,計劃在2027-2028年實現(xiàn)商業(yè)化,投入實際應用。

          據(jù)日經(jīng)中文網(wǎng)報道,豐田的全固態(tài)電池續(xù)航里程可以達到1200公里,充電10分鐘可補能80%,逼近燃油車加油速度,而更高規(guī)格的固態(tài)電池,續(xù)航甚至可達1500公里。

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          固態(tài)電池有什么優(yōu)勢?

          來看一下固態(tài)電池和鋰電池的區(qū)別:

          目前市面上車企使用的大多是鋰電池,但不時發(fā)生電動車著火事件,也說明鋰電池具有一定的局限性。

          鋰電池電解質(zhì)為液體,具有輕便、能夠持續(xù)充放電、穩(wěn)定性強并且可批量生產(chǎn)等特點,這些特點也推動了電動車的市場化運行。

          但鋰電池本身并不安全,在使用過程中,鋰有可能會發(fā)生化學反應并導致自燃。

          另外,對于車載電池來說,車企常用的碳酸鐵鋰電池的能量密度遠遠不夠,一般在250Wh/kg左右,就算是被特斯拉吹上天的4680電池,在能量密度上也只是達到了296Wh/kg,依舊達不到市場所期待的長續(xù)航里程。

          為了解決安全性和續(xù)航的問題,不少企業(yè)試圖研發(fā)出能量密度更高的電池,或者用硅等元素代替鋰,但目前都卡在了量產(chǎn)這一步。

          而且市場早就發(fā)現(xiàn),固態(tài)電池可以解決鋰電池所帶來的問題,目前固態(tài)電池又分為兩種,一種是全固態(tài)電池,另一種是半固態(tài)電池。

          全固態(tài)電池電解質(zhì)為固體,減輕了電池的重量和體積。更重要的是,全固態(tài)電池能夠提高能量密度,達到450-500Wh/kg不是問題。

          但全固態(tài)電池具有量產(chǎn)困難、單價昂貴、工藝復雜等問題,寧德時代董事長曾毓群表示,固態(tài)電池有很多科學及技術的基礎問題尚未解決,“我們公司深耕10多年,仍難以形成有技術可行性和市場競爭力的產(chǎn)品。”

          這就延伸出了半固態(tài)電池,半固態(tài)電池電解質(zhì)可為半液態(tài)半固態(tài),也可為凝膠形態(tài)。在去年,寧德時代發(fā)布能量密度為255Wh/kg、續(xù)航達到1000公里的麒麟電池,被市場定義為半固態(tài)電池。

          今年4月,寧德時代又發(fā)布一款“凝聚態(tài)電池”,該電池的單體能量密度能夠達到500Wh/kg,并表示可以快速實現(xiàn)量產(chǎn)。

          同樣進入半固態(tài)市場的還有蔚來,在2021年1月的NIODAY大會上,蔚來官宣了自家的150kWh半固態(tài)電池包。

          時隔兩年之后,蔚來ET7搭載半固態(tài)電池,于4月在中國市場上市。蔚來開發(fā)的半固態(tài)電池,能量密度為360Wh/kg,續(xù)航可超1000km,與蔚來進行半固態(tài)電池合作的衛(wèi)藍科技表示,目前150kWh半固態(tài)電池已經(jīng)進入量產(chǎn)階段,2023年的目標是量產(chǎn)“1000個電池包”。

          另外還有東風汽車,在今年1月13日量產(chǎn)的搭載82kWh容量半固態(tài)電池的追光,成為了世界首款量產(chǎn)型半固態(tài)電池轎車。

          國軒高科開發(fā)的半固態(tài)電池密度則是360Wh/kg,搭載該電池的新車是高合汽車的HiPhiX,該車一次充電可行駛1000公里。

          誰會是下一個“寧德時代”?如今下定論還為之尚早,但豐田在全固態(tài)電池上的突破,已然是將全固態(tài)電池的研發(fā)往前推進了一大步,也為電動汽車行業(yè)帶來更多的可能性。

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          豐田的“銀色子彈”

          一直以來,豐田在電動化方面的進展緩慢都飽受詬病。

          究其原因,不外乎是對電動化的態(tài)度、押注氫能源點錯科技樹、以及日本本土客觀條件等因素。

          眾所周知,日本在汽車轉型方面是舉國押注氫能源,認為氫燃料電池汽車才是新能源汽車的最佳動力選擇,這也是為什么整個日系車在純電領域慢了半拍。

          大眾前任CEO赫伯特·迪斯(HerbertDiess)和特斯拉都是氫能源的有力反對者,迪斯曾表示,氫燃料汽車并不能解決氣候問題。在交通領域,電氣化已經(jīng)占據(jù)了主導地位?!疤摷俚霓q論是浪費時間,請聽從科學。”

          但豐田不這樣認為。

          首先從國家層面來看,日本一開始就押注氫能源,也是不得已而為之。

          日本作為一個島國,既沒有豐富的石油礦產(chǎn)資源,也不具備大規(guī)?;鹆Πl(fā)電的能力。因此,從豐田到整個日本,只能將賭注壓在氫能源上,從上到下投入了巨大的資金和時間成本。

          而且以豐田為首的日本車企則認為,純電動車不夠環(huán)保,甚至相比燃油車,純電動汽車會“有更多的碳排放”。電動汽車需要攜帶大體積電池,而電池的運輸不僅會增加能源消耗,還會導致能源浪費,節(jié)能環(huán)保也就無從談起。

          豐田章男曾多次在公開場合表示,電動汽車并不環(huán)保,“全世界還沒有為迎接全電動車時代做好準備,氫能源才是未來最好的能源?!?/span>

          幾乎所有人都認為豐田在電動化道路上慢了一步,從銷量上看尤為明顯,2022年豐田全年僅售出2.4萬輛純電動汽車。

          但顯然豐田也在積極布局,從一直沒有放棄固態(tài)電池的研發(fā),到如今宣布固態(tài)電池技術成本和尺寸將減半的重大突破,豐田或正在努力重現(xiàn)曾經(jīng)在燃油車市場的榮光。

          固態(tài)電池量產(chǎn)的重要性不言而喻,誰能率先量產(chǎn)裝車,誰就提前搶占了電動汽車和動力電池未來發(fā)展的話語權。

          豐田顯然也明白這個道理,上個月舉辦的技術研討會上,在宣布固態(tài)電池計劃后,豐田的股價創(chuàng)下近七年來的最佳單周表現(xiàn),今年以來,豐田股價漲幅近30%。

          固態(tài)電池已經(jīng)成為豐田電動化的重點,一旦量產(chǎn)上車,很有可能成為豐田破局的關鍵。

          豐田 固態(tài)電池 量產(chǎn)
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