日本全固態(tài)電池“三巨頭”

隨著電動(dòng)汽車在全球范圍內(nèi)持續(xù)發(fā)展，下一代電池技術(shù)正步入聚光燈下——即全固態(tài)電池（ASSB）。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，全固態(tài)電池具有更高的能量密度和增強(qiáng)的安全性，有望同時(shí)解決續(xù)航里程、充電時(shí)間和熱穩(wěn)定性等多個(gè)挑戰(zhàn)。

從地域上看，固態(tài)電池技術(shù)創(chuàng)新集中在少數(shù)國(guó)家。根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，中國(guó)和韓國(guó)在商業(yè)化方面緊隨日本之后，日本在2024年為全固態(tài)電池提供了超過6.6億美元的補(bǔ)貼。日本領(lǐng)先的汽車制造商正意圖在這一突破性技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化方面取得全球領(lǐng)先地位。

PART1

豐田

在固態(tài)電池所使用的材料中，基于硫化物電解質(zhì)的固態(tài)電池路線被認(rèn)為是最有前景的，但也最具技術(shù)挑戰(zhàn)性。迎接這一挑戰(zhàn)的是兩家日本巨頭：豐田汽車和出光興產(chǎn)。兩家公司已對(duì)固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行了二十多年的研究。出光興產(chǎn)專注于基于硫化鋰的電解質(zhì)合成，而豐田則專注于電池集成和車輛級(jí)優(yōu)化。2024年，他們正式宣布建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，并計(jì)劃于2027年在千葉建設(shè)大型生產(chǎn)基地，硫化鋰年產(chǎn)能為1000噸。該項(xiàng)目已獲得日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省（METI）的批準(zhǔn)，預(yù)計(jì)耗資1.42億美元（213億日元）。

固態(tài)電解質(zhì)

出光興產(chǎn)通過利用石油精煉過程中的副產(chǎn)品，培養(yǎng)了制造固體電解質(zhì)中間材料——硫化鋰的技術(shù)，并致力于開發(fā)量產(chǎn)技術(shù)以建立穩(wěn)定供應(yīng)體系。公司持續(xù)推進(jìn)小型實(shí)證設(shè)備能力提升和量產(chǎn)實(shí)證裝置的建設(shè)計(jì)劃，將助力2027至2028年全固態(tài)電池的實(shí)用化。豐田計(jì)劃在2027-2028年推出配備全固態(tài)電池的電動(dòng)汽車，其性能指標(biāo)包括1000公里的續(xù)航里程和10分鐘的快速充電。通過確保本地化的硫化鋰供應(yīng)，豐田和出光興產(chǎn)正在為日本減少對(duì)中國(guó)和韓國(guó)電池材料的依賴做出努力，同時(shí)也在全球電動(dòng)汽車制造中確保了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

PART2

日產(chǎn)

日產(chǎn)2018年開始研究固態(tài)電池，2022年取得初步成果。在技術(shù)路線上，日產(chǎn)同樣選擇的是硫化物路線，目標(biāo)1000Wh/L。按照規(guī)劃，2024年8月中試線設(shè)備進(jìn)行安裝，2025年3月橫濱工廠固態(tài)電池中試線開始運(yùn)營(yíng)，2026年進(jìn)行車輛測(cè)試，2028年在新款EV車型中搭載應(yīng)用。

此前，日產(chǎn)歐洲產(chǎn)品規(guī)劃總監(jiān)Christop Ambland表示：“我們確實(shí)計(jì)劃在2028年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)，但這個(gè)過程不能操之過急，必須確保技術(shù)成熟可靠，能夠達(dá)到用戶的期待。”此外，日產(chǎn)汽車正在與美國(guó)宇航局（NASA）合作開發(fā)新型全固態(tài)電池，目標(biāo)是2028年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品發(fā)布和試點(diǎn)工廠采用的電池。

2025年，日產(chǎn)在其神奈川縣研發(fā)設(shè)施內(nèi)的試驗(yàn)工廠開始制造全固態(tài)電池。該公司正作為重組的一部分，全面重新評(píng)估開發(fā)和生產(chǎn)投資，包括中止磷酸鐵鋰（LFP）電池工廠的建設(shè)。然而，作為電動(dòng)化時(shí)代競(jìng)爭(zhēng)核心的全固態(tài)電池，仍按原定計(jì)劃在2028年度實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

日產(chǎn)的全固態(tài)電池試制生產(chǎn)設(shè)備和電芯

日產(chǎn)專注于開發(fā)其獨(dú)特的電池架構(gòu)和制造工藝，目標(biāo)應(yīng)用不僅包括電動(dòng)汽車，還包括其e-POWER混合動(dòng)力系統(tǒng)。在車載液態(tài)鋰離子電池開發(fā)領(lǐng)域一直領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的日產(chǎn)汽車，到該年度為止的研究開發(fā)費(fèi)用總額約為153億日元，其中約98億日元由新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）的“綠色創(chuàng)新基金”提供補(bǔ)助。

PART3

本田

2024年，本田在其栃木工廠建立了一條示范生產(chǎn)線，開始進(jìn)行全固態(tài)電池的試驗(yàn)生產(chǎn)和評(píng)估。該示范生產(chǎn)線的總面積約為27400平方米，配備了能夠驗(yàn)證每個(gè)生產(chǎn)流程的設(shè)施和設(shè)備，包括電極材料的稱量和混合、電極組件的涂覆和輥壓成型以及電池的形成，以及模塊的組裝。

本田全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線俯視圖

基于傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)流程，本田全固態(tài)電池生產(chǎn)流程采用輥壓技術(shù)，這有助于提高固態(tài)電解質(zhì)層的密度，是全固態(tài)電池生產(chǎn)獨(dú)有的工藝，并使連續(xù)壓制成型成為可能。通過采用輥壓技術(shù)，本田致力于提高電解質(zhì)與電極之間的界面接觸程度，并提高整體生產(chǎn)效率。此外，通過整合和加速一系列裝配流程，包括正負(fù)極的粘合，本田將致力于顯著減少每個(gè)電池的生產(chǎn)時(shí)間。

本田輥壓工藝

通過采用高效的生產(chǎn)工藝提高全固態(tài)電池的成本競(jìng)爭(zhēng)力，并將電池應(yīng)用擴(kuò)展到包括汽車、摩托車和飛機(jī)在內(nèi)的廣泛本田移動(dòng)產(chǎn)品中，本田旨在利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步降低電池成本。通過這些舉措，本田將向更多客戶提供其創(chuàng)新的全固態(tài)電池技術(shù)帶來的新價(jià)值，并擴(kuò)大移動(dòng)的樂趣。

本田整體的策略是“欲速則不達(dá)”。公司并未急于商業(yè)化，而是采取穩(wěn)扎穩(wěn)打的方法，通過全面驗(yàn)證電池結(jié)構(gòu)、材料選擇和制造工藝，來建立強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。這種謹(jǐn)慎的做法體現(xiàn)了本田對(duì)安全和質(zhì)量的持久承諾。

PART4

小結(jié)

有分析認(rèn)為，日本固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)積累和專利壁壘，但成本高、產(chǎn)業(yè)化慢成短板，將影響其在固態(tài)電池時(shí)代的全球競(jìng)爭(zhēng)力。未來，日本能否在2027-2030年窗口期實(shí)現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池的規(guī)模化應(yīng)用，將決定其能否在新能源汽車產(chǎn)業(yè)變革中重新定義競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則。

資料來源：

日刊汽車新聞，JE Bridge，Batteries Daily，企業(yè)官網(wǎng)。

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