研究院专稿 由于氢能源汽车在技术产业化与应用商业化方面始终无法取得突破,导致当前日系汽车在新能源汽车赛道全面落伍。与此同时,中国取代日本成为全球锂动力电池的老大,相应中国的新能源汽车快速崛起,中国成为全球发展最快、规模最大的新能源汽车市场。中国的新能源汽车甚至开始进入日本本土市场。

但作为有深厚汽车工业历史与全球最大汽车企业的日本,是不可以被轻易低估的。当下,日系汽车正在积极组织一场新能源汽车的反击战,主要是瞄准在新的下一代电池——固态电池。

日系车企全面布局固态电池

固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池,与当前使用液态电解液的锂电池相比,能显著提升电池的能量密度、循环寿命以及充电速率,降低对电芯热管理的需求,而且安全性也远高于液态锂电池。业界普遍认为,固态电池是最具前景的新一代动力锂电。

日本的政府与企业为布局固态电池做了很充分的准备。在日系汽车企业中,丰田汽车冲在最前面。2020年8月,搭载丰田全固态电池的LQ概念车取得了全球第一个同类车型上路牌照,并完成了道路测试。2021年9月的“2030电池战略会”上,丰田表示计划将从混合动力车型开始搭载全固态电池,丰田为此将在2030年前投入2万亿用于电池的研发和生产。“2025年实现车辆前装,2030年批量生产”。

日产计划在2028年推出搭载全固态电池的电动车型。本田也表示将于2030年左右将全固体电池投入使用。

有数据显示在固态电池领域日本已经处在领先位置。据《日本经济新闻》与专利调查公司Patent Result的联合调查,自2000年至2022年3月底,向日美欧中等10个国家和地区以及世界知识产权组织(WIPO)等2个机构提出申请的全固态电池的相关专利,首位的是丰田,达到1331件。第2位是松下控股(445件),第3位是出光兴产(272件),日本企业垄断了前3名。在前10家企业中,6家为日本企业。

中国在另一条路线上跑得一点也不慢

看上去日系汽车似乎胜算在握,但事情远没有这么简单。事实上,在固态电池领域中国依然是最有挑战性的对手。虽然日系起步早,但中国采取的完全是另一套打法。

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、硫化物电解质,日系选择的是硫化物路线,中国主要聚焦氧化物路线,不同的技术路线没有多少可比性。理论上硫化物最适用于电动汽车领域,但也是难度最大的一条技术路线。硫化物电解质工艺复杂、稳定性差,而且材料成本很高,能否在短期内实现产业化其实并不确定。2018 年丰田固态电池的样品装车只能充放电 50 次,当时液态电池的充放电寿命是 2000 次左右。相对而言,氧化物路线产业化的难度要小得多。

即使在硫化物固态电池领域,也有中国企业的身影。不久前,中国的蜂巢能源宣布其全固态电池实验室研发出国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯,该系列电芯能量密度达350—400Wh/kg,量产后可实现新能源车续航里程1000公里以上。

在商业化方面,中国企业则显得更具有灵活性与创造性,这也是他们传统的长项。中国企业采取了一种渐进式的路线:固态电池将由半固态(液态电解质质量百分比小于10%)发展至准固态/类固态(液态液态电解质质量百分比小于5%),最后到全固态(不含任何液态电解质)。这样做最大的好处是可以抢占市场先机,快速打造产业生态体系,同时技术路径也比较稳妥,规避因为技术瓶颈不能及时突破而造成的时间风险,在这方面,氢能源汽车就是前车之鉴。毕竟一个技术路线能成为主流,没有市场与资本的支撑是难以形成的。

日系的固态电池一致宣称2030年批量生产,这个过程还要跨域技术与成本两道关卡。但目前中国的半固态电池已经进入到全面装车阶段,国轩高科、孚能科技及锂电池材料供应商赣锋锂业都宣布在 2022 年实现半固态电池装车。2022年1月,赣锋锂业的第一代固态电池在东风E70车型上实测续航超过400公里,赣锋锂业正规划建设国内最大的固态电池生产基地,达到10GWh的电池产能。2022年7月,蔚来汽车公布,计划在2022年第四季度开始交付150kWh固态电池,ET7可以突破1000km。

问题是固态电池的必要性有多大?

在固态电池上,中日汽车选择不同的发展模式,但不管是渐进式的还是跨越式的,都还要面临一个本质性的问题——必要性。

过去行业普遍认为,电动车的续航里程达到 1000 公里,必须要切换固态电池。而如今宁德时代的麒麟电池(液态电池)已经做到 1000 公里,超过大部分燃油车(800 公里),有无必要采取成本更高、更冒险的方案?市场是否会接受?

其次,如果充电时间足够短,长续航里程也就不再是电池的首要考虑因素。目前,特斯拉、小鹏和理想都在大力发展超快充技术,用 800V 的高压平台搭配 4C 电池,目标是做到 10 分钟充电 80%。这是另一个替代性的技术路径,显然这是解决里程问题相对成本最小的方式。

所以,虽然日系在固态电池技术上领先,但会不和氢能源汽车一样,败给时间与成本?

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