拒绝全面电动化,All in固态电池的丰田还能“车到山前必有路”?

电科技袁创07-04 13:59

到 2026 年,纯电车销量提升至每年 150 万辆,到 2030 年提升到 350 万辆!

这是丰田汽车为电动化转型所创立的目标,对于纯电动车年销售量仅几万辆的丰田来说,这更像是一个“不可能完成的任务”。

丰田的“自信”来源于其对固态电池技术的研发,欲将从2027年开始,在全球推出采用全固态电池的纯电动汽车,由其专注于电动汽车的新部门BEV工厂开发和制造。

丰田CTO Masahiko Maeda

Masahiko Maeda

丰田CTO Masahiko Maeda自信地表示,“丰田已经找到很好的材料。不会落后于时代,一定会实现实用化”。丰田能否凭此扭转在电动化领域的落后局面、固态电池的成本问题如何解决都成为外界关注的焦点。

丰田固态电池,十年磨一剑

丰田在电动化的道路上一直显得比较佛系,但实际上它一直是另有所图——丰田只是不想接受风行当下的三元锂电池,在它的技术路线图里,固态电池才是落笔的重点。但是,十年磨一剑的丰田,却像一个勤奋却不得法的中学生,始终没有在相关研究上取得耀眼的成绩。

早在2008年,丰田便已与固态电池初创企业Ilika展开合作。据报道,当时Ilika公司受丰田委托,开始研发全固态电池电解质。

2012年,丰田开始宣传在固态电池领域取得的研究成果;

2014年,丰田宣布其正在进行固态电池开发工作,并在行业里拥有最多的技术专利;

2017年,丰田和松下达成共识,将共同研发车载方型固态电池。与此同时,丰田还宣布将在2020年~2025年间,推出十款以上采用固态电池的纯电车。

彼时,据相关数据显示,固态电池领域专利数目由2007年26件增长至 2017年273件,增长超过10倍,同时全固态电池专利数目占比由零提升至近一半。其中,丰田拥有固态电池专利252件,数量远超其他车企与电池企业,同时日本其他消费电子及汽车零部件企业如富士、村田制造所、松下也在固态电池领域有广泛布局。

可见,丰田早早地便在固态电池的技术研发中处于领先地位,排名第二的松下专利数还不到丰田一半。

到了2022年,据《日经指数》与东京研究公司Patent Result共同发布的固态电池全球专利应用数据显示,丰田已拥有1331项已知专利,松下位居第二,拥有445项专利。

固态电池

2020年,丰田还与松下成立了一家合资企业Prime Planet Energy & Solutions,共同开发和生产棱柱形锂离子电池以及固态电池和“下一代”电池。

GlobalData汽车产品开发总监分析师卡鲁姆·麦克雷对此评论道:“同松下公司的合作举动证实了丰田正在全面进入纯电动汽车领域。虽然它以前也涉足过,但这一次它是全身心的投入其中。”

只不过,由于要解决电池寿命及成本等问题,研发一事并不容易。

2021 年,丰田便坦言“全固态电池进展并不乐观”。而丰田此前定下的目标是在2020年生产固态电池,2025 年实现量产。如今,量产时间节点延迟了2~3年。丰田经评估后延宕了该计划,表示2027~2028年会是完成该计划比较合适和靠谱的时间节点。

再度跳票的计划显然充满了种种不为外人道的辛酸细节。事实上,哪怕丰田自己不说原因,外界也能猜测出一二,无非是因为作为电池的“终极技术”,规模化量产全固态电池太过于考验基础科技和产业链的完整度,而今日的丰田,是否还具备这样的研发条件,答案显然是存疑的。

丰田为何死磕全固态电池?

丰田之所以要在全固态电池上一往无前,是因为固态电池在能量密度、充电速率、安全性、循环寿命及电芯热管理上都要优于液态锂电池,被看作是下一代电池技术的必然发展方向。

传统的液态锂电池被科学家们形象地称为“摇椅式电池”,摇椅的两端为电池的正负两极,中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员,在摇椅的两端来回奔跑,在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中,电池的充放电过程便完成了。固态电池电解质为固态,具有的密度及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。

也正因为固态电池的功率重量比较高,它也由此成为了电动汽车理论上最为匹配的电池形态。正如上文所述,丰田已经在电池领域积累多年经验,所以,它把扭转自身电动化发展缓慢的砝码全部放在全固态电池上,也就在情理之中了——丰田是高傲的,作为世界第一的它更想全盘掌控自己的命运,而不是和其它所有人一起,挤在液态锂电池的赛道里。

尽管丰田一直死磕固态电池的研发,但实际上它对于电动化的态度并不积极,以致于落后于其他车企。2022年,丰田纯电动车的实际销量仅为2.4万辆。

在近期举办的G7峰会期间,由丰田前任社长丰田章男牵头,日系车企铃木、五十铃、雅马哈、本田和马自达参与的展览中,他们齐刷刷表示,电动汽车绝非实现碳中和的唯一途径,再次强调了日本汽车产业对于全面电动化的抵触情绪。

固态电池

丰田对纯电车的万般抵触并不令人意外,毕竟其基本盘依然是燃油车市场,只不过销量下滑后,不得不正视电动汽车的市场地位。

据丰田2022财年业绩报告显示,其销售额为37.15万亿日元,同比增长18.4%;归母净利润为2.45万亿日元,同比下降14%;代表公司主营业务收益的营业利润为2.73万亿日元,同比下降9%。

值得一提的是,2022年丰田在中国市场的汽车销量为194.06万辆,同比下滑0.2%,这也是近十年来丰田首次在中国市场销量出现下跌。而在另一端,中国新能源品牌的销量大幅提升,2022年我国新能源汽车年销售量为688.7万辆,同比增长93.4%,市场占有率提升至25.6%。

丰田汽车公司新任社长佐藤恒治履新后不断强调,将大力加强纯电动汽车业务。他说,丰田将在2026年前推出10款新的纯电动车型,并把纯电动汽车的全球销量提高到每年150万辆。为了加速推进电动汽车业务,丰田甚至新成立名为“BEV工厂”的专门机构,统管丰田位于全球相关纯电车型的开发、生产和经营业务全流程。

养兵千日用兵一时,丰田在固态电池上的多年研发也算派上了用场。

按照丰田的规划,其将在2027-2028年度开始在电动车上搭载全固态电池,而这相比于其在2021年提出的在HEV混动车型上部署全固态电池前进了一步。只不过,丰田并未公布更多的技术细节。

可以大胆质疑的是,其实丰田自己对于未来的计划能否成功也是缺乏底气和判断的。

分析人士指出,丰田在这个时间节点选择公布全固态电池的最新进展,除了自身业务转型需求外,主要是为了寻找更多固态电池的盟友。据光大证券预计,2024年至2025年将会迎来半固态电池的商业化转折点,固态电池将优先从高端应用市场开始商业化,例如无人机、医用等领域,逐步向动力电池及消费电池领域扩展。

那么,在这个全固态电池研发的关键机遇期,丰田能否车到山前必有路?

量产不易,丰田多条腿走路

固态电解质分为三条技术路线,聚合物电解质、氧化物电解质和硫化物电解质,三者离子电导率呈递增关系。丰田所采用的是硫化物路线,是三种电解质中被业内认为是理论上最佳的固态电解质材料。

硫化物全固态锂离子电池具有能量高、快速充放电、低温性能好、安全性高等优点,解决了液态锂电池存在的能量密度低、易燃、易爆等一系列问题,是一项颠覆性前沿科技。

不过,硬币反面是硫化物热稳定性差的劣势,需要特殊工艺处理,制备硫化物的过程也很容易产生有毒气体,解决起来会增加成本。业内也普遍认为,理论上硫化物最适用于电动汽车领域,但开发难度最大,成本也比较昂贵。

据相关数据显示,氧化物的电解质成本最高的是LLZTO,为32.82万元/吨,最低的是LLTO,为2.11万元/吨,而硫化物电解质LGPS的成本则为120.84万元/吨,成本相比最低的LLTO足足高出了57余倍。对于向来“精打细算”抠成本的丰田来说,这样的制造成本显然是不合理的

业界普遍认为,即便作为公认的“成本管理大师”,丰田也需要攻克全固态电池的成本难题。据悉,固态电池量产需要配套千吨级的材料产线,还要有GWH级别的产能,才能通过制造规模来摊平成本。

丰田章男

正如丰田章男此前所坚持的观点,“汽车行业应采取更多元化的方式来应对碳排放问题”。丰田之所以推动多条新能源技术路线并行的策略,包括氢能源、固态电池等,或许就是意识到全固态电池理想状态的实现并非朝夕可得,即便已深耕十余年依旧需要解决稳定性和成本问题。

在此前技术发布会上,丰田也同步了在燃料电池领域最新的进展。从2023年7月起,丰田将成立氢能工厂,未来进一步整合研发、生产和销售,要通过以量定价的经营模式,来努力提供价格更加合理的产品。

你不能说丰田不努力,数据显示,截至2023年3月,丰田内部先进技术开发投入的人员已占到整体开发人员的一半以上。只是,在固态电池这条路上,本身态度就很摇摆,或者说内部一直在实行赛马机制的丰田,又能否真的做到All in,全力扭转自身在电动化上的低迷颓势?

车到山前必有路,有路必有丰田车。未来是否真的还能这般豪迈,对于丰田来说,在它固态电池计划一次又一次的跳票之后,这已经成为了一个谜。

 

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作为今日头条青云计划、百家号百+计划获得者,2019百度数码年度作者、百家号科技领域最具人气作者、2019搜狗科技文化作者、2021百家号季度影响力创作者,曾荣获2013搜狐最佳行业媒体人、2015中国新媒体创业大赛北京赛季军、 2015年度光芒体验大奖、2015中国新媒体创业大赛总决赛季军、2018百度动态年度实力红人等诸多大奖。

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