新技术的出现总会让一些人热血沸腾,也会让一些人犹豫徘徊,固态电池就是这样。与目前市面上的液态锂离子电池相比,固态锂离子电池使用固态电解质,不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,且能量密度相对更高,在支持电动汽车长距离行驶方面更有优势,因此备受市场关注。

近日,日本国立研究机构——新能源产业技术综合开发机构(NEDO)在东京召开新闻发布会,宣布启动第二阶段固态锂离子电池研发项目,并为此斥资100亿日元(约合人民币5.9亿元),成员包括23家整车及电池、材料厂商,另外还有15家大学及公共研究机构。如此大手笔,日本政府、企业以及研究机构希望携手共进,以便在刚刚露出苗头的固态电池全球竞争中占得先机。

日本的“野心”

此次NEDO启动的新的五年计划时间节点是到2022年,旨在提升车载电池的能量密度及安全性,从而使得电动汽车实现短时间充电、长距离行驶。研发目标之一是,未来将电池能量密度较当前主流的锂离子电池提升两倍,达到600Wh/kg。中长期目标包括:2030年左右将快充时间缩短2/3,即10分钟;电池生产成本降低2/3,即1万日元/kWh(约合人民币590元/kWh);由日本主导,制定电池安全性、耐久性的试验评价法,并使之成为国际标准。

据悉,NEDO此前就已经开始从事固态锂离子电池的技术研发了。2013～2017年,NEDO启动第一阶段“先进蓄电池材料评价技术开发”项目,对先进锂离子电池、固态电池、金属空气电池等展开研究。其中包括开发固态锂离子电池的电池单元模型及材料评价体系,并对固态电解质、电极活性物质进行研究及测评,当时约10家材料厂商参与其中。

此次启动的新项目主要包括两项内容,一是共用基础技术的开发,包括固态电解质的量产及低成本化合成、电解质层、电极层的片状形成等,这些都是固态电池大型化、量产化的技术瓶颈;二是未来生态体系的设计,通过对固态电池及电动汽车政策、市场、研发等因素进行调查分析,从而构建电动汽车大量普及后的低碳化社会体系整体蓝图。NEDO蓄电池技术开发室长细井敬表示:“此次的项目集结了产业和学术界的人才,以助日本在全球抢先一步,构筑固态电池商业化及量产化架构,2030年左右在市场上推出可在全球取得压倒性优势的电池。”

多国争夺下一代电池主导权

NEDO认为,作为下一代电池代表的固态电池,是电动汽车普及的关键,希望通过此次的研发项目让固态电池尽早实现商业化,并以全员参与的方式让日本在全球激烈的电池技术研发竞争中保持优势地位。“新兴市场通过巨额投资,在成本竞争方面有优势。日本在价格竞争方面面临的局势很严峻。”细井敬说。

NEDO的危机感并不是空穴来风,在固态电池领域,中韩及欧美也在发动攻势。在中国,中科院青岛能源所、中科院宁波材料所、宁德时代、中航锂电等多家研究机构和企业都在从事固态电池的研发工作。“中国企业及科研机构在政府的扶持下正在快速追赶。松下资源能源研究所所长藤井映志称,作为电池厂商,在固态电池领域绝对不能输给海外企业,言语中透露其不愿重蹈液晶面板的覆辙。”日本Response网站分析指出。

正在努力向电动化转型的德国汽车制造商大众集团也十分看好固态电池技术。近日,大众集团宣布向美国加州初创公司Quantum Scape注资1亿美元,用于固态电池的开发和量产,希望将其旗下高尔夫电动车型的续驶里程从300公里增至750公里。“我们坚信,Quantum Scape固态电池技术拥有的更高续驶里程、更快充电速度以及更高安全性,会成为驱动下一代电动汽车上路的关键。”Quantum Scape首席执行官捷格罗特·辛格对此说。

另外,德国的宝马、大陆集团等都对固态电池表现出极大的兴趣。宝马去年宣布携手电池技术公司Solid Power共同研发全新的固态电池,希望借此将电动汽车性能提升到全新的水平。韩国的现代汽车、三星电子,美国的菲斯克,法国的博洛雷,英国的戴森也都在大力研发固态电池。

固态电池前景非一片光明

从此次NEDO项目的参与名单来看,有4家汽车厂商(丰田、日产、本田技术研究所、雅马哈发动机)、5家电池厂商(含松下、GS汤浅等)、14家材料厂商(含三井化学、旭化成、东丽等)。也就是说,材料厂商才是真正的主力,整车厂商中,除了日本最大的三家车企在做技术开发与积累外,马自达、三菱、铃木等企业并没有参与,丰田此前明言不会与马自达分享固态电池技术。

NEDO的统计数据显示,2002～2014年间,全球与固态电池相关的专利申请总数为6498件,其中日本占54%,远远高于中国(16%)和美国(10%)。其中,拥有固态电池专利数量最多的企业是丰田汽车,该公司宣布最早或于2022年实现固态电池的商业化应用。

去年10月,丰田宣布投入200余人加速研发固态电池技术。在此次的发布会上,丰田电池材料技术研究部部长射场英纪表示:“开发取得了很大进展,无论如何都希望推向商用化。”

虽然固态电池在能量密度、安全性等方面有很多优点,但成本高、快充困难、界面阻抗过大等问题也让不少业内人士不敢过分乐观。

日产也参与了固态电池的研发,但日产研究与先进工程高级副总裁浅见孝雄曾表态称,尽管固态电池在实验室中确实能起作用,但如果将其做大并放入汽车中,在续驶里程、安全和成本方面仍无法得到保障,该技术还需要更多突破。他认为,到2025年前,固态电池技术还无法完善地应用在电动汽车上,其中的障碍包括成本和生产难度等。

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