從2021年開始,日系三大車企豐田、本田、日產汽車都陸續對外發布2030戰略。這些戰略在表達電動化轉型的決心之外,無一例外地把固態電池的研發作為重點戰略之一,并給出了具體的時間節點。
三家日系車企中,豐田的固態電池進展啟動的時間點更靠前,最先試制。日產和本田則統一在2024年建設試產線,為量產做準備。雖前期步調有些許差異,但三家均將批量生產時間設在2030年前。
最多五年的時間,三家車企都需要完成全固態電池的試產、量產到上車應用,節奏十分緊湊。
對比液態鋰電池的依賴外部供應商模式,日系車企對固態電池自造的迫切可見一斑。實際上,日系車企在當下全球電動汽車市場中格外低調,失去了在燃油車時代的氣勢。但固態電池時間表的設定和步步推進宣告出日系的態度:在液態鋰電池電動車放棄的優勢領導地位,他們將在下一代電動車型的競爭中重新拿回來。
豐田
2025年前量產全固態電池的計劃沒變,優先搭載HEV車型
對于豐田來說,新能源并不是一個新課題。事實上,豐田是新能源的先行者,是全球第一個量產混動車型的公司。
固態電池同樣如此,豐田早在2008年就已經固態技術之路。曾有業內人士笑稱,要了解固態電池的研發程度,就先看豐田的固態電池有沒有量產。
2008年二月,豐田和伊利卡達成合作,共同研發固態電池材料。
2017年十月,豐田宣布加速研發固態電池技術。
2018年六月,日本新能源產業技術綜合開發機構啟動了開發全固態電池的項目,由豐田和松下等汽車、電池和材料公司,以及京都大學、日本理化學研究所等學術機構,共同合作研究。
2019年一月,豐田宣布在2020年前和松下設立車載電池新公司,致力于開發、量產固態電池。
2019年五月,豐田展出其正處于試制階段的全固態電池樣品。
2020年8月,搭載豐田全固態電池的LQ概念車取得了全球第一個同類車型上路牌照,并完成了道路測試。
2021年9月的發布會上,豐田表示“計劃將從混合動力車型開始搭載全固態電池,并以此為目標進行研發,希望能在2025年前打通相關鏈條。” 這是因為全固態電池里的離子會在電池中高速運動,進而實現高功率輸出。“而混動車型主要在起步和急加速的時候需要電池介入,這需要瞬間大電流、大功率的輸出,剛好與固態電池的特性相契合。所以豐田希望將固態電池用于HEV車型,從而發揮全固態電池的優勢。”
豐田考慮先開發HEV用固態電池,先解決功率輸出的問題,然后再轉向BEV高能量密度的固態電池。目前BEV用全固態電池的最大的問題是循環壽命。但是,在在電池戰略會上,豐田方面表示,當前的研發進展并不樂觀。他們需要繼續進行全固態電解質材料的開發,通過數據庫的建設和合適的開發方法,在最短的時間內找到合適的材料。
但即使如此,豐田對于固態電池的時間目標仍然沒有改變,即“2025年實現車輛前裝,2030年批量生產”。
2025年搭載固態電池的時間節點仍然沒有改變。“我們希望在2030年前后實現真正的穩定量產,在這之前先在2025年達成搭載上車。”
豐田追加電池領域的投資,2030年電池成本目標降低50%
2021年9月的“2030電池戰略會”上,豐田提出將在2030年前投入1.5萬億用于電池的研發和生產。其中,1萬億用于電池的生產,5000萬用于電池的研發。3個月后,即2021年12月份,豐田將電池領域的投資從1.5萬億擴大到了2萬億。
按照規劃,2025年前,豐田將投產 10 條電池生產線。2026年到2030年之間,每年投10條,共70 條生產線。所有這些電池產線都用于純電動汽車,2030年電池產能將超過200Gwh。
同時,豐田計劃到2030年,電池成本要比當前電動車的電池成本減少50%。其成本降低主要是兩個路徑:一種是通過開發新的低成本材料、優化電池開發流程和生產工藝、采用一體化的電池包結構以及優化電池管理模型來使得電池本身的成本降低30%;另一個路徑是通過降低電動車的風阻、加大能量回收、優化整車和零部件的能量和熱管理以及優化動力傳動系統的設計和控制等方法來降低整車電耗,從而使得整車電池的電量可以減少30%。
而在當前液態鋰電階段,豐田的電池供應商還是主要依賴外部供應商。特別是純電動市場,除了與松下的合資公司之外,寧德和比亞迪應該也是主要的電池合作伙伴。
日產
投資1400億日元用于全固態電池的開發,2028年內量產固態電池
日產和豐田類似,未來將投入大量資金用于全固態電池的開發。按照規劃,到2026年,日產要投資1400億日元用于全固態對的開發。2022年完成可行性研究,2024年建設試驗線,在日本橫濱建造固態電池的試點工廠;并在2028年推出搭載全固態電池的電動車型。
日產汽車預計到2028財年全固態電池(ASSB)能夠將電池組的成本降至75美元/kWh。通過不斷創新,未來將成本進一步降低至65美元/kWh,以實現電動車型和燃油車型的成本平價。另外,為了未來更多純電車型的推出和應用,日產汽車將建立全球電池供應系統。日產汽車計劃,到2026財年其全球電池產能將提高至52GWh,到2030財年進一步提高至130GWh。同時,日還將在2026年前投資200億日元(約合人民幣11.3億元)用于充電基礎設施建設。
電極材料與固態電解質混合、電芯疊層等固態電池的關鍵技術,也將在橫濱固態電池工廠進行檢驗和試生產。目前,日產能正在與日本、美國的大學赫爾NASA等進行全固態電池合作開發的,已經有了一些進展。比如,開發出了纖維狀的正極粘結劑,可以提到鋰離子導電性,降低電池內部。通過材料大數據和AI結合,加快電池材料的篩選,可以將研發周期縮短到之前的1/2~1/5。
2022年4月,日產對外發布了固體電池試制設備和工藝的視頻
對比液態鋰電池,2008年,日產汽車與日本電氣(NEC)、日電東金(NEC Tokin)合資成立了動力電池公司AESC,為該動力電池公司三方共投入15億美元。最初,AESC所生產的動力電池主要供應電動叉車等車型上,2010年日產聆風車型投產,AESC為其提供動力電池。
本田
全力聚焦全固態電池的開發,2030年前裝車推出
本田表示,將于2030年左右將全固體電池投入使用。目標是使搭載該電池的電動汽車(EV)的價格和續航距離與混合動力車(HEV)同等。
“液系鋰離子電池的極限正在接近。需要能量密度更高的革新電池。本田正在自主開發創新電池。”本田技術研究所社長大津啟司如是說明。
在汽車技術展示會“第14屆自動汽車世界”(22年1月19~21日,東京國際展覽中心)的演講中,對全固體電池的開發情況進行了說明。根據大津先生所說,面向量產,正在成套研究開發電池單元規格的制定和生產技術的確立。電池單元的形狀選擇了大型層疊型。
本田計劃將40年在世界市場銷售的所有車輛變成EV或燃料電池車(FCV)。“400萬臺規模”(大津氏),隨著電動化的推進,電池的必要量急速增加。電池戰略是“在擴大液系鋰電池生產和實現革新電池兩方面進行投資”,投資額預計將達到“數兆日元規模”。
本田計劃未來在6年內投資5萬億日元(相當于2900億元),用于環保和安全相關的技術研發。其中,車端相關的研究主要是兩個方向,一個是全固態電池,一個是全景駕駛輔助系統。
為了使投資更為有效,本田對投資方向進行了選擇。目前可以明確看出,本田放棄了當前液態電池的研發,全力聚焦全固態電池的開發,以讓自己在電動車領域具有更強的競爭力。根據本田的規劃,其正在獨立進行下一代全固態電池的研發,從而實現更高容量和更低成本。
本田將在這個財年用一條全固態電池建造示范線來對產品技術進行驗證,未來將會加速研發,使得全固態電池在2025年之后可以安裝在新車型上面。示范線計劃投資約430億日元,于2024年春季啟動。計劃于2020年后期推出。
首款搭載全固態電池的車型計劃在“2030年之前的一兩年內”推出。這一時間點與示范線的啟動時間僅隔了4-5年。
作為對比,在液態鋰電池上,本田現階段主要通過加強外部伙伴關系,確保每個地區的穩定采購。在北美地區,從通用汽車采購“Ultium平臺”電池,與此同時,公司還正在研究成立一家電池生產合資企業;中國地區,進一步加強與寧德時代的合作;在日本地區,從遠景動力采購電池,用于輕型電動汽車。
當液態鋰電池已經沒有太多空間可供內卷時,固態電池等下一代電池技術為還未發揮出實力的玩家提供了又一競技場。鹿死誰手,真的還很難說。
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