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拒绝弯道超车,丰田不等固态电池,续航也能超1000公里?
来源:路咖汽车 2023-06-14 16:46:57 26270浏览

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在如今的纯电动车市场,单次补能实现“千里续航”已经并非难事。于是在新能源转型上动作显得缓慢的丰田汽车,宣布2026年推出能够实现“千里续航”的纯电动车,甚至“终极版”能够实现1500km续航的续航表现,乍看之下并不会太引人注意。但其中“固态电池”的名号再次激发了旁观者的兴趣。而丰田的规划时间节点与产品力之中,似乎也有很多值得玩味的地方。那么接下来我们就从技术角度,看看丰田在电动车领域的新计划,到底有多少含金量与可行性。

不是固态电池也能实现“千里续航”?

我们暂时把固态电池的执念放下,先梳理一下这次丰田发布信息中所透露的线索。首先是品牌旗下的下一代纯电动车将在2026年发布,这个时间要早于其固态电池商业化落地的预期(后者时间节点预计将在2027-2028年左右)。也就是说,初期实现“千里续航”的丰田纯电动车,并非是采用固态电池。而且在方案上至少有两种选项,只有其中的“高性能电池”才能满足“千里续航”。至于“普惠”版本,则是会采用磷酸铁锂电芯。

当然,这两套方案之间也有很多共性的地方。比如电池包明确的方形封装,以及车身将由新的模块化结构制造。简单来说,丰田也将不能免俗是应用上一体压铸技术,以及电池底盘一体化技术。因为新模块已经将丰田的车身结构划分成了三大块,那么最简单的分法就是前桥、车身(电池)、以及后桥。这种组合方式,就注定了以上两项已经被验证过的,强化一体成型,以及降低开发与制造成本的技术,将被“世界第一车企”给发扬光大。

再将注意力放在电池部分,由于以上两套方案都有“降低成本”的关键词。以同一车型为例,丰田采用“高性能版电池”与“普惠版”磷酸铁锂电池的情况下,分别相比现有技术,两者间的成本差距大约在20个百分点。且磷酸铁锂电芯,仍然能够比现有技术,且采用三元锂电池的车型续航更高。因此我们得出两个结论。第一,如此大的续航差异,不可能是一体化制造工艺能够带来的。甚至诸如无模组等在封装方式上的通行办法,也难以弥补。更大可能还是改变了电池的基础技术逻辑。第二,两套方案的电池部分,大概率只有电芯差异。底层技术逻辑应该是没有代差的存在。

为什么强调这两点?这就需要穿插一些题外话了。最近爆出的信息,并非是丰田第一次宣传突破“千里续航”。此前丰田就曾经披露过有关氟离子电池技术的研发进度。在这里,我们暂不展开氟离子电池的技术特点。只需要知道,它的能量密度理论上可以达到传统锂离子电池的6-7倍即可。这样一来,实现“千里续航”就是易如反掌的事情。但氟离子科技树能够解释丰田新一代纯电动车“高性能版”的效果,却无法解释“普惠版”对于磷酸铁锂电池的使用效果。加上氟离子电池对温度条件需求苛刻,且稳定性材料中彼时无法剔除对钴的依赖。这也不符合丰田这波“降本增效”的逻辑。

等不及全固态,丰田需要半固态先救场?

那么这样一来,答案还是要在“固态电池”四个字中去寻找。借用氟离子电池的开发案例来说,虽然丰田在产品和战略角度,在新能源汽车领域转型速度堪称缓慢,甚至比不上同样大体量的大众汽车。但是在基础技术研发方面,丰田一直是多条腿走路的状态。而落脚到固态电池领域,丰田同样是全球技术专利数最多的企业。当然,技术最终看的是“疗效”而不是科技树的丰满程度。而且固态电池的好处大家已经听过很多了,丰田这次甚至表示最终落地之后,能够使车辆续航达到1500km的水平。既然丰田手握这么多技术专利,为什么也不能早点拿出来抢占市场呢?远的不说,就这份最新公开的计划中。丰田新一代电动车落地的速度,也要比它固态电池商业化落地的速度更快。

答案其实还是在丰田的介绍中。在描述固态电池时,丰田表示“正在开发一种大规模生产固态电池的方法”。这其实就是固态电池装车的难点。即,实验室也许没问题,但实际大规模制造的良品率,以及商业化的工艺、成本控制能力,仍然存疑。而且,以丰田等日韩系企业,也包括国内的宁德时代在内,在固态电池技术路线上,选择的还是“地狱级”难度的硫化物固态电解质方案。之所以做出如此选择,也是因为硫化物固态电解质导电性在众多方案中,能够最接近液态电解质的表现。而且在能量密度的前景上,硫化物固态电解质也是优于其它相对成熟的技术路线的存在。

但除了这些技术前景上的美好蓝图,在工艺成熟度,以及大规模加工方面,都有着天然缺陷。而它的大部分风险,仅从“硫化物”这个名字上就已经被暴露了。硫化物固态电解质无论是对空气还是水都相当敏感。不仅在空气中很容易氧化,而且遇水更是可以直接产生硫化氢气体。无论从毒性还是可燃性角度来说,硫化氢都是量产阶段的大敌。虽然通过强化电池结构,以及添加吸附材料等等,也是解决方案。但体积、成本等不可控问题又会增加。值得一提的是,此前有日本厂家通过在硫化物固态电解质中添加氮化物,可以增强材料的耐水性,从而减少硫化氢气体的释放。

现阶段我们当然还无法推算出丰田打算用何种方式实现大规模稳定的固态电池量产。但结合丰田前后脚的时间点设定,以及对固态电池技术路线的押宝决心来看。其先期推进的新一代电动车,猜测有可能将会搭载的是所谓版固态电池,甚至是准固态电池。这里所讨论的半固态电池,并非物理层面上诸如凝胶电池等形式。而是基于全固态电池技术理念下的“半固态”。也就是说,在引入固态电解质的情况下,保留少量液态电解质以及隔膜。从而为正极材料走高镍路线提供安全空间,从而实现装车之后的高续航表现。并且,半固态方案也就不必那么强调固态电解质的导电性。如此也能够降低材料加工的难度。

当然,以上很多观点都还属于推测。但是逻辑上,丰田想要在尚未等到固态电池落地的情况下,实现“千里续航”。广义上的“半固态类”,或者说打电解液的主意,从而实现稳定的高镍路线,则是“必须的”。如果这一方案是凝胶类电解液,那么丰田犯不着等到3年后。真要如此,那对比宁德时代,可能黄花菜都凉了。其次,基于丰田新一代电动车落地(2026年),以及固态电池量产(2027-2028年)这两个时间节点过于接近(甚至还有两者同时发布,这一玄学buff)。其技术路线一脉相承的可能性也很大。所以丰田半路出家,跑去照搬氧化物甚至聚合物固态电池方案,恐怕可能性也不高。

总之,在当下的市场格局下,丰田或许无法静下心等自己的全固态电池在至少4年后来“勤王护驾”。甚至这个时间点或许也还有变数。倒不如用半固态电池尽早“救场”,通过续航这一电动车领域的“硬实力”,助力品牌实现技术转型。而且,一脉相承的技术路线,也能在生产和应用中,给予丰田全固态路线以更实际经验参考。

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