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拒絕彎道超車,豐田不等固態(tài)電池,續(xù)航也能超1000公里?
來源:路咖汽車 2023-06-14 16:46:57 26419瀏覽

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在如今的純電動車市場,單次補能實現(xiàn)“千里續(xù)航”已經(jīng)并非難事。于是在新能源轉(zhuǎn)型上動作顯得緩慢的豐田汽車,宣布2026年推出能夠?qū)崿F(xiàn)“千里續(xù)航”的純電動車,甚至“終極版”能夠?qū)崿F(xiàn)1500km續(xù)航的續(xù)航表現(xiàn),乍看之下并不會太引人注意。但其中“固態(tài)電池”的名號再次激發(fā)了旁觀者的興趣。而豐田的規(guī)劃時間節(jié)點與產(chǎn)品力之中,似乎也有很多值得玩味的地方。那么接下來我們就從技術(shù)角度,看看豐田在電動車領(lǐng)域的新計劃,到底有多少含金量與可行性。

不是固態(tài)電池也能實現(xiàn)“千里續(xù)航”?

我們暫時把固態(tài)電池的執(zhí)念放下,先梳理一下這次豐田發(fā)布信息中所透露的線索。首先是品牌旗下的下一代純電動車將在2026年發(fā)布,這個時間要早于其固態(tài)電池商業(yè)化落地的預(yù)期(后者時間節(jié)點預(yù)計將在2027-2028年左右)。也就是說,初期實現(xiàn)“千里續(xù)航”的豐田純電動車,并非是采用固態(tài)電池。而且在方案上至少有兩種選項,只有其中的“高性能電池”才能滿足“千里續(xù)航”。至于“普惠”版本,則是會采用磷酸鐵鋰電芯。

當(dāng)然,這兩套方案之間也有很多共性的地方。比如電池包明確的方形封裝,以及車身將由新的模塊化結(jié)構(gòu)制造。簡單來說,豐田也將不能免俗是應(yīng)用上一體壓鑄技術(shù),以及電池底盤一體化技術(shù)。因為新模塊已經(jīng)將豐田的車身結(jié)構(gòu)劃分成了三大塊,那么最簡單的分法就是前橋、車身(電池)、以及后橋。這種組合方式,就注定了以上兩項已經(jīng)被驗證過的,強化一體成型,以及降低開發(fā)與制造成本的技術(shù),將被“世界第一車企”給發(fā)揚光大。

再將注意力放在電池部分,由于以上兩套方案都有“降低成本”的關(guān)鍵詞。以同一車型為例,豐田采用“高性能版電池”與“普惠版”磷酸鐵鋰電池的情況下,分別相比現(xiàn)有技術(shù),兩者間的成本差距大約在20個百分點。且磷酸鐵鋰電芯,仍然能夠比現(xiàn)有技術(shù),且采用三元鋰電池的車型續(xù)航更高。因此我們得出兩個結(jié)論。第一,如此大的續(xù)航差異,不可能是一體化制造工藝能夠帶來的。甚至諸如無模組等在封裝方式上的通行辦法,也難以彌補。更大可能還是改變了電池的基礎(chǔ)技術(shù)邏輯。第二,兩套方案的電池部分,大概率只有電芯差異。底層技術(shù)邏輯應(yīng)該是沒有代差的存在。

為什么強調(diào)這兩點?這就需要穿插一些題外話了。最近爆出的信息,并非是豐田第一次宣傳突破“千里續(xù)航”。此前豐田就曾經(jīng)披露過有關(guān)氟離子電池技術(shù)的研發(fā)進度。在這里,我們暫不展開氟離子電池的技術(shù)特點。只需要知道,它的能量密度理論上可以達到傳統(tǒng)鋰離子電池的6-7倍即可。這樣一來,實現(xiàn)“千里續(xù)航”就是易如反掌的事情。但氟離子科技樹能夠解釋豐田新一代純電動車“高性能版”的效果,卻無法解釋“普惠版”對于磷酸鐵鋰電池的使用效果。加上氟離子電池對溫度條件需求苛刻,且穩(wěn)定性材料中彼時無法剔除對鈷的依賴。這也不符合豐田這波“降本增效”的邏輯。

等不及全固態(tài),豐田需要半固態(tài)先救場?

那么這樣一來,答案還是要在“固態(tài)電池”四個字中去尋找。借用氟離子電池的開發(fā)案例來說,雖然豐田在產(chǎn)品和戰(zhàn)略角度,在新能源汽車領(lǐng)域轉(zhuǎn)型速度堪稱緩慢,甚至比不上同樣大體量的大眾汽車。但是在基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)方面,豐田一直是多條腿走路的狀態(tài)。而落腳到固態(tài)電池領(lǐng)域,豐田同樣是全球技術(shù)專利數(shù)最多的企業(yè)。當(dāng)然,技術(shù)最終看的是“療效”而不是科技樹的豐滿程度。而且固態(tài)電池的好處大家已經(jīng)聽過很多了,豐田這次甚至表示最終落地之后,能夠使車輛續(xù)航達到1500km的水平。既然豐田手握這么多技術(shù)專利,為什么也不能早點拿出來搶占市場呢?遠的不說,就這份最新公開的計劃中。豐田新一代電動車落地的速度,也要比它固態(tài)電池商業(yè)化落地的速度更快。

答案其實還是在豐田的介紹中。在描述固態(tài)電池時,豐田表示“正在開發(fā)一種大規(guī)模生產(chǎn)固態(tài)電池的方法”。這其實就是固態(tài)電池裝車的難點。即,實驗室也許沒問題,但實際大規(guī)模制造的良品率,以及商業(yè)化的工藝、成本控制能力,仍然存疑。而且,以豐田等日韓系企業(yè),也包括國內(nèi)的寧德時代在內(nèi),在固態(tài)電池技術(shù)路線上,選擇的還是“地獄級”難度的硫化物固態(tài)電解質(zhì)方案。之所以做出如此選擇,也是因為硫化物固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)電性在眾多方案中,能夠最接近液態(tài)電解質(zhì)的表現(xiàn)。而且在能量密度的前景上,硫化物固態(tài)電解質(zhì)也是優(yōu)于其它相對成熟的技術(shù)路線的存在。

但除了這些技術(shù)前景上的美好藍圖,在工藝成熟度,以及大規(guī)模加工方面,都有著天然缺陷。而它的大部分風(fēng)險,僅從“硫化物”這個名字上就已經(jīng)被暴露了。硫化物固態(tài)電解質(zhì)無論是對空氣還是水都相當(dāng)敏感。不僅在空氣中很容易氧化,而且遇水更是可以直接產(chǎn)生硫化氫氣體。無論從毒性還是可燃性角度來說,硫化氫都是量產(chǎn)階段的大敵。雖然通過強化電池結(jié)構(gòu),以及添加吸附材料等等,也是解決方案。但體積、成本等不可控問題又會增加。值得一提的是,此前有日本廠家通過在硫化物固態(tài)電解質(zhì)中添加氮化物,可以增強材料的耐水性,從而減少硫化氫氣體的釋放。

現(xiàn)階段我們當(dāng)然還無法推算出豐田打算用何種方式實現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定的固態(tài)電池量產(chǎn)。但結(jié)合豐田前后腳的時間點設(shè)定,以及對固態(tài)電池技術(shù)路線的押寶決心來看。其先期推進的新一代電動車,猜測有可能將會搭載的是所謂版固態(tài)電池,甚至是準固態(tài)電池。這里所討論的半固態(tài)電池,并非物理層面上諸如凝膠電池等形式。而是基于全固態(tài)電池技術(shù)理念下的“半固態(tài)”。也就是說,在引入固態(tài)電解質(zhì)的情況下,保留少量液態(tài)電解質(zhì)以及隔膜。從而為正極材料走高鎳路線提供安全空間,從而實現(xiàn)裝車之后的高續(xù)航表現(xiàn)。并且,半固態(tài)方案也就不必那么強調(diào)固態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電性。如此也能夠降低材料加工的難度。

當(dāng)然,以上很多觀點都還屬于推測。但是邏輯上,豐田想要在尚未等到固態(tài)電池落地的情況下,實現(xiàn)“千里續(xù)航”。廣義上的“半固態(tài)類”,或者說打電解液的主意,從而實現(xiàn)穩(wěn)定的高鎳路線,則是“必須的”。如果這一方案是凝膠類電解液,那么豐田犯不著等到3年后。真要如此,那對比寧德時代,可能黃花菜都涼了。其次,基于豐田新一代電動車落地(2026年),以及固態(tài)電池量產(chǎn)(2027-2028年)這兩個時間節(jié)點過于接近(甚至還有兩者同時發(fā)布,這一玄學(xué)buff)。其技術(shù)路線一脈相承的可能性也很大。所以豐田半路出家,跑去照搬氧化物甚至聚合物固態(tài)電池方案,恐怕可能性也不高。

總之,在當(dāng)下的市場格局下,豐田或許無法靜下心等自己的全固態(tài)電池在至少4年后來“勤王護駕”。甚至這個時間點或許也還有變數(shù)。倒不如用半固態(tài)電池盡早“救場”,通過續(xù)航這一電動車領(lǐng)域的“硬實力”,助力品牌實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)型。而且,一脈相承的技術(shù)路線,也能在生產(chǎn)和應(yīng)用中,給予豐田全固態(tài)路線以更實際經(jīng)驗參考。

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