颠覆新能源？固态电池技术厮杀逼近

日前，丰田汽车与日本石油化工巨头出光兴产株式会社（下简称“出光”）达成合作协议，双方将共同开发固体电解质的量产技术，宣布将在2027-2028年达成实用化的目标，并尽快量产。

在记者会上，丰田公司的社长佐藤恒治无不兴奋地表示，两家公司携手合作，必将稳步提升实现固态电池量产的能力。

近年来，丰田频频宣布在固态电池方面有所进展，从耐久性问题到成本控制，再到宣布量产规模和时间，俨然一副成竹在胸、势在必得的模样。

与现今主流的液态锂电池相比，固态电池在安全性、能量密度、体积、量产后的成本方面都存在明显的优势，多重优点叠加之下，对新能源汽车乃至飞行汽车未来的发展都有举足轻重的影响，称得上是动力电池行业颠覆式的创新，也是电池未来发展的重要方向之一。

但就如今所掌握的信息和各家技术水平而言，现阶段的电池距离丰田喊出的“续航距离延长2.4倍”“充电10分钟行驶1200公里”等口号，还有明显的距离。

摆脱底盘桎梏

1991年，索尼发布人类历史上首个可商用的锂电池，因其约2倍于此前镍氢电池的能量密度与合理的成本，锂电池迅速成为电池行业的主流方案，实现了电池行业的一次革命。

如今，30多年过去了，液态锂电池研发制造已经接近天花板。业界普遍认为，液态锂电池能量密度的理论上限在350Wh/kg左右，而目前大规模商用的液态锂电池，能量密度大多都在向300Wh/kg靠拢，却难以突破。可即便真突破了，天花板也相对有限，这也是各家电池厂商都在紧锣密鼓研发固态电池的原因之一。

单从原理上来说，固态电池并不复杂，传统的液态锂离子电池由正负极、隔膜、电解液构成，因为浓度差，锂离子在正负极间不断移动，从而实现充电和放电，因此这种电池也有个很生动的形容，名为“摇椅式电池”。

而固态电池则是将液态离子电池中的电解液和隔膜更换成了固态电解质，即将在离子来回移动的通路变成固态，在固态的电解质中，离子移动速度更快，也更为稳定，从而得以实现安全快充。

安全性和更高的能量密度，是固态电池最明显的优势，这样的优势也赋予了行业未来发展无限的想象空间。

某汽车媒体主编Q先生告诉《看世界》，由于固态电池用固态的电解质代替了现有电池中的有机溶剂类电解液，在安全性上有明显提升：电解液本身易燃易挥发，在充放电时，能量控制和稳定性往往会更差一些，这也是部分新能源车会自燃的原因之一；而固态的电解质通常更为稳定，“只要严格按照标准执行，固态电池是有可能实现电池永不起火、永不爆炸”。

从理论上来说，固态电池能量密度最高可达700Wh/kg，比液态锂电池的理论数值整整翻了一倍。更高的能量密度，意味着在体积相同的情况下，可提供的能量更多，也意味着固态电池可以用更小的体积，达成如今液态电池的续航距离，这对安全性和车辆布局影响深远。

据Q先生介绍，由于液态电池体积较大，略显笨重，因此大多新能源车的电池都会被安置在底盘部位，而底盘本就容易剐蹭，一旦发生较大剐蹭或剧烈碰撞，即便没有立刻影响行车安全，也会埋下安全隐患。因此，在中国新车评价规程（C-NCAP）2024版征求意见稿中，加入了电动汽车刮底试验规程。

而一旦电池体积减小，就不一定非得安装在汽车底盘上或非贴近底盘不可—这不仅更安全，也会改变新能源汽车内部布局的设计思路。佐藤恒治也表示，全固态电池将给车企带来更大的自由度，容易做出更具吸引力的设计，并为车厢的空间布局做出有利的设定。

30多年过去了，液态锂电池研发制造已经接近天花板。

转型者联盟

如果把目光放得更长远一些，固态电池或许还能推动飞行汽车行业发展。为了更长的续航，飞行汽车不得不安装更大更重的电池，而更大更重的电池本身就影响着续航距离。提升电池能量密度，是解决这一困境的重要思路，这正是固态电池最大的优势所在。

而其他诸如充电慢、充放电不稳定等目前困扰飞行汽车的问题，也将随着固态电池的大规模商用，得到不同程度的解决。

正是因为固态电池如此强势，丰田夸下了海口，据《日本经济新闻》报道，丰田计划到2026年，将纯电动汽车的全球销量提高到150万辆，到2030年增至350万辆。

固态电池一度被认为是丰田“逆风翻盘”的重要支撑，日本媒体一度曾用“车载全固态电池将是日德‘决战’”的说法，来形容固态电池的重要性。按照丰田的估算，配备全固态电池的汽车可实现充电10分钟续航1200公里，这与丰田现有车型bZ4X充电30分钟理论续航600公里相比，有了质的提升。

丰田与出光的合作，是两个迫切需要转型企业间的联手。如今86岁的丰田显得多少有些老态龙钟，一度问鼎世界第一车企宝座的老牌企业，在新能源汽车时代下，丰田似乎只留下了一个蹒跚和落寞的背影。

而出光则是一家石油化工为主的企业。其社长木藤俊一称，公司从1970年代的石油危机起，出于对石油枯竭的担心，该司就在着手研究替代能源和材料，许多成果已经成功商用。

目前，以硫化物作为固态电解质，是固态电池的研究方向之一，而硫化物本身是石油行业的一种副产品，这也是双方此次牵手的重要原因。

据了解，两家公司为此次合作，组建了涵盖技术、采购、物流、生产技术等多部门的特别工作组，将以高容量、高输出功率且容易实现的“硫化物系”固态电解质为对象。

丰田方面表示，固态电解质的材料成分专利为丰田所有，而出光制造的材料，具有耐水性强、离子传导性好、柔软性好三个特征，两家公司的材料研发技术、出光的材料制造技术、丰田的电池量产技术将结合起来，实现全流程覆盖。

公开数据显示，两家公司在全固态电池和其材料硫化物固态电解质方面的专利数量均居世界顶级水平，截至今年6月，拥有“硫化物”和“固态电解质”相关专利共约200个，出光在硫化锂的相关专利数更是日本全国第一。

当然，横亘在固态电池前的另一大问题，是如何控制成本。据日本科学技术振兴机构估算，全固态电池（硫化物类）的制造成本为每千瓦时6万-35万日元（约合人民币2900-17000万元），比现有锂离子电池高4-25倍。

“狼来了”？

固态电池被认为是丰田那张打出就能逆袭的底牌，但与商战故事里，传统意义上直到最后一刻才亮出的底牌不同，丰田这张底牌更像是一张人尽皆知的“明牌”—被外界认为在电动化转型步伐相对缓慢的丰田，不断宣布将向当前电池领域的最优技术发起冲击，个中的反差，不禁让人备感玩味。

每隔一段时间，丰田就要把固态电池的最新进展推到台前，就像“狼来了”的故事一样。但不同的是，丰田或许不是故事里那个孩子，而更像是那头不知何时会出现的“狼”，Q先生表示，丰田可能是真的厉害，但也可能是营销，在2027年前，恐怕这个问题没人能给出准确的答案。

安全性和更高的能量密度，是固态电池最明显的优势。

持有类似观点的，还有宁德时代首席科学家吴凯。他在今年7月的2023中国汽车论坛上曾表示，目前而言固态电池还有一些亟待解决的问题，即便放眼全球，整个行业没有一家企业能在当下实现量产，但他同时承认，技术确实是在变革中，认为“至于2027年如何，目前很难预测”。

Q先生告诉《看世界》，与国内相比，日本是举全国之力，在开发甚至“押宝”固态电池，因此在理论和专利数量上存在优势，“丰田在固态电池相关的专利数量上和掌握的技术原理方面，确实领先其他企业一定的身位”。

而《日本经济新闻》在2019年时也曾报道称，日本为了确保汽车产业的优势地位，政府与民营企业正在携手致力于实用化。

但Q先生也表示，头部企业间并不存在代际差距，目前已交付的半固态电池和已经走出实验室的固态电池，与传统的液态电池相比，也已经是很大的突破了。

上汽集团与国内固态电池初创企业清陶能源合作的固态电池，现已完成装车试验，其能量密度达368Wh/kg；卫蓝新能源交付给蔚来的半固态电池，能量密度也突破了液态电池的理论天花板，达360Wh/kg；而被称为“宁王”的宁德时代，其于今年4月发布了一款被分析师认为是“类半固态电池”的新品，其能量密度高达500Wh/kg。

国内目前研发与迭代速度很快，且国内新能源车持续热销，国内汽车可以依托快速上车量产的模式，实现短期内多次迭代，这也就意味着，退一步说，即便丰田真在2027年造出了固态电池，留给丰田独享固态电池利好的时间，或许也已经不多了。

责任编辑吴阳煜 [email protected]