充电10分钟能开1000公里？丰田固态电池有那么猛吗？
张凌玮
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2023-07-15
作为全球最成功的汽车制造商之一，丰田在过去的二十多年一直凭借着领先的混动技术引领着全球汽车工业的发展，然而随着汽车产业开始走进电动时代，丰田的脚步似乎变慢了许多。
当特斯拉凭借着Model 3、Model Y在全球赚得盆满钵满，当自主车企趁着电动势头抢占到更多市场份额，当大众、现代-起亚、通用等全球主流汽车集团都在积极推进电动化专用平台，且发布多款纯电新车时，丰田似乎并没有带来这方面的利好消息。
相反，丰田一直在用实际行动表明它对汽车电动化的抵触。
一方面其首款真正意义上的纯电动车bZ4X直到去年才上市，根据乘联会统计，2022年“两丰”合起来该车都没卖到3300台；另一方面以丰田章男为首的高层不断发表“电动车是被过度炒作”、“纯电车并不环保”等抨击言论。
然而再多的抵触也改变不了电动车在全球占有率越来越高的事实，根据国际能源署IEA发布的数据：2022年，全球电动车销量超过了1000万辆，全球新车销量中约有14%为电动车；其中，中国、欧洲、美国是电动车全球销量的主导。
其实丰田也非常清楚，不想被别人抢走这些市场份额，那么研发和制造电动车就是必须的。许是为了变相表明对市场妥协的态度，本月4日，丰田宣布了一个消息——其已经在固态电池技术上取得重大突破，有望将电池重量、体积和成本减半，可能会为电动汽车的进步带来巨大的推动力。
同时，丰田公司碳中和研发中心总裁海田敬二还指出，公司相信可以制造出续航里程为1200公里的固态电池，充电时间为10分钟或者更短。
那这些消息的释放是不是代表着丰田电动车事业已经进入状态，并且马上要崛起了？
什么是固态电池
要回答这个问题我们得先来了解一下什么是固态电池。
固态电池准确的叫法应该是固态锂电池，固态则主要是指电池里电解质的状态，有固态自然就有对应的液态电解质。
事实上，当下电动车搭载的包括三元锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等等这一系锂电池，使用的都是液态电解质。
使用液态电解质的锂电池就容易产生这样一些问题：低温性能差，电芯能量密度最高只能达到350Wh/kg左右，潜在安全风险更高。尤其这最后一点，会大幅降低消费者对电动车的信任度。
风险高是因为在电池充电过程中，会在电池负极慢慢形成锂枝晶。产生原因有正负极表面不均匀、电池内部温度过高、电流密度过大等等。
枝晶一旦形成就无法消除，然而液态电解质里的主要成分是碳酸乙烯，它本身是一种易燃物。不断生长的锂枝晶会刺穿正负极之间的隔膜造成短路，这样一来瞬间产生的高温高热再加上易燃的电解液便会引发电池火灾。
如果把易燃的电解液与脆弱的隔膜替换为固态电解质，不但能抑制锂枝晶的生长，还解决了易燃易爆，电解液泄漏，以及高温下发生副反应等一系列问题。
固态电解质的另一个好处是能提升电池的低温性能，毕竟固态电池材料不会像液态电池随着降温结冰导致电池活性下降甚至无法运作，理论上它能支持更宽的工作温区。QuantumScape就曾展示过其固态电池在-40℃至-80℃时都能正常运作。
此外，由于没有液体电解质和隔膜的存在，电芯中可供储能的空间也会变得更大，固态锂电池还能带来比液态电池更大的能量密度（是现有能量密度最高的三元锂电池的两倍以上）。
也正是因此，不会起火爆炸、低温性能好、能量密度高的全固态电池才被汽车行业一致视作为锂电池的“终极技术”。
固态电池商业化难在哪
接下来我们再来看丰田在固态电池技术上取得重大突破的含金量问题。答案就是这件事的含金量可能没有大家想象得那么高。
为什么这么说，前面我们提到了，既然汽车行业几乎都把全固态电池当做终极版锂电池，自然攻关固态电池的车企和电池公司就不会仅有丰田。
据不完全统计，全球目前有超过50家企业都研发固态电池，最早的2008年就已经投入研发，晚点的也都在2016年左右进入该领域。
事实上如果单纯从技术角度来讲，研发出1000公里以上超长续航的固态电池如今已不是什么难点，目前韩国三星已经开发出60摄氏度下1000多循环的硫化物全固态电池，美国QuantumScape也开发出1000Wh/L以上、380-500Wh/kg的高能量密度固态电池。
国内方面虽然起步较晚，但进展也是十分迅速，比如赣锋锂业在2018年便开始对一代固态电池进行广泛试验工作，二代固态电池目前也具备500Wh/kg以上，续航超1000km的能力。
其他如中创新航在去年表示已制作出固态电池，比亚迪固态电池据传已达到可以随时量产装车的状态，至于电池一把手宁德时代，更是在这个领域深耕了十年之久。
所以把固态电池成功制造出来其实不是难事，做出来的企业也不少，但固态电池投入真正商业化的最大难点是——价格太贵。
因为以现有工艺条件，生产出来的固态电池良品率很低，且对电池企业来说，要想重新投入能生产固态电池的全套生产线也需要庞大的资金支持，如果把这两个因素叠加在一起，会使得固态电池的成本要比目前的液态电池高出4倍还要多。
当下一台电动车里电池就已经占到车辆总成本的40%，如果给一台10万多元的电动车换上了固态电池，价格会直接飙升到24万，注意这还只是电池的价格，那这台车还有大规模制造的价值与市场优势么？如此，业界普遍达成的共识就是再等等，等什么时候找到方法把成本降下来再说。
而丰田这里的措辞就很微妙了，它没有具体介绍在哪些环节取得的突破，仅是表明这种突破“有望”将体积、重量、成本减半，体积、重量减半本来就是固态电池的特性，能突破的也就是成本，但丰田也仅仅给出了一个模棱两可的说法，基本上说了等于没说，短时间内还是没办法降低成本进行量产。
再有一个就是海田敬二所说，丰田的固态电池可以在10分钟或者更短时间完成充电。
充电快，一方面要有配套的大功率快充桩作为支持，另一方面就是电池本身要能支持快充，但这一点却是固态电池天然欠缺的能力。
没错，固态电池充电速度比不上液态电池，而且很难进行快充。
通俗来讲，你可以把充电看作是锂离子从正极去到负极的过程。液态电池在充电时锂离子就好像是在水中游泳，因此游到负极非常快；而固态电池的锂离子就却是走在水泥地里，速度自然会受到很大限制。
所以这种固态电池从“娘胎”里带来的缺陷，丰田又是通过什么手段克服的呢？
这样看来，丰田宣布此次固态电池技术突破，给人感觉营销大于实际意义，无论从市场还是技术成熟度上，就像我们前面分析的，至少在近两三年想把固态电池的成本拉到与液态电池持平，并进行大规模装车不太现实。
更像是丰田在用一些“噱头”改变人们对其讨厌电动车的认知，并重新树立起电动化技术领先品牌的形象，这样不管固态电池能不能装车，都能给丰田已经和将要推出的电动车造造势。
国产电池技术并不弱
不过即便丰田这次的固态电池技术突破不是噱头，也不代表会对自主电动车产生很大威胁。
毕竟经过这年的追赶，国产电池技术并不落后。目前，广汽埃安，智己，极氪，极狐，蔚来等自主车早已凭借半固态电池、掺硅补锂等技术，做出续航超1000公里的电动车，更别说国内还有钠离子电池、凝聚态电池等创新发展路线。
当然在固态电池的研发上我国也并不逊色，尤其是在降低固态电池成本这块，国内最近也有专家给出了建设性解决方案。
同样是本月4日，央广网报道中国科学技术大学马骋教授开发了一种以氧氯化锆锂为基础的新型固态电解质，它的综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近，但成本不到后者的4%，适合进行产业化应用。并且马教授已于6月27在国际著名学术期刊《自然·通讯》上发表了该成果。
总之，电池虽然重要，但它也只是电动车中的一个方面，特斯拉等新势力电动车为什么能在传统车企的围剿下把市场慢慢建立起来，靠的可不仅是电池技术，智驾体验、服务体系、车机系统、OTA升级这些都很重要。
丰田如果真想在电动车市场支棱起来，固态电池是一方面，但改变传统式造车思维可能更重要。【iDailycar】
