據兩家公司聯合發布的公報,本次合作研發的全固態電池使用的是硫化物固態電解質,這種固態電解質能實現大容量、大功率等特性。硫化物固態電解質使用的中間材料是硫化鋰,這種材料是用石油精煉過程中的含硫副產物生產的。
兩家公司的合作將分三步走:
第一階段是硫化物固態電解質的研發和準備量產驗證;
第二階段由出光興產推進硫化物固態電解質的制造和量產,并由豐田汽車公司推進使用這種固態電解質的全固態電池以及搭載這種全固態電池的純電動車研發,爭取在2027至2028年將搭載這種全固態電池的純電動車推向市場;
第三階段,兩家公司將根據第二階段業績探討未來的正式量產。
豐田汽車公司社長佐藤恒治當天下午在發布會上表示,全固態電池能實現充電時間短、續航距離長、輸出功率大等特性,并且耐高溫和高電壓,安全性好,能滿足對動力性能要求高的跑車、需要頻繁快速充電的商務用車等需求。
不過,全固態電池的耐久性問題是一大挑戰,反復充放電會導致電池正負極和固態電解質之間出現龜裂,使電池性能下降。出光興產在固態電解質材料研發方面具有技術優勢,此次合作有望解決上述難題。
官方資料顯示,日本出光興成立于1940年,以銷售潤滑油產品起家,目前已經是日本第二大石油公司,也是全球主要OLED材料供應廠家之一,此外,該公司一直在開發固體硫化物電解質。
日韓固態電池專利最多
有機構研究表明,盡管當前我國動力電池產業雖處于全球領先地位,但在全固態領域等迭代技術上與日本企業還存在差距。
以全固態電池專利數量為例,成都市科學技術信息研究所發布的報告顯示,日本在全球固態電池專利申請數量Top20中已經獨占15席,豐田以近2500件位列全球第一,剩余5個位置由韓國包攬。
企業專利申請數量在很大程度上反映企業的創新精神和創新能力,而且如果海外專利的數量不足,也會對企業未來參與國際市場競爭產生不利影響。
并且,日本已把加快全固態電池的商業化提升到戰略層面:此前,日本經濟產業省發布《蓄電池產業戰略》,明確到2030年左右實現全固態鋰電池的正式商業化應用。
有專家認為,如果能占領全固態電池商業化的制高點,豐田還有可能在汽車行業轉型中半道趕上的機會。換言之,日本企業很有可能借此實現“換道超車”。
豐田方面,其早在2008年就與固態電池初創企業Ilika展開合作,進軍固態電池領域。
2020年,豐田與松下成立了一家合資企業,共同開發和生產棱柱形鋰離子電池以及固態電池。
今年7月,豐田公司在新聞發布會上表示,已經在固態電池技術上取得了重大突破,能夠將電池的重量、體積和成本減半。
如果說豐田將在2027年實現配套全固態電池的純電動車推向市場,那么它就較2023年實現商業化應用的目標,提前3年。
中國半固態電池先行
目前,國內多數企業以氧化物作為電解質,來推動固態電池的研發。
據完全統計數據顯示,2022年以后國內部分車企開始搭載半固態電池,如蔚來發布的ES6、東風發布的E70、嵐圖發布的追風等車型,大部分都搭載了以氧化物為電解質的半固態電池。
但加入了液體的固態電池,由于減少使用固態電解質,導致其能量密度提升不如全固態。例如,ES6搭載的半固態電池能量密度為360wh/kg。
因此,國內半固態電池雖然已經實現了商業化,但由于能量密度提升不明顯、電導率不如液態鋰,以及氧化物電解質材料價格也要高于液態鋰,僅僅可能只是把半固態電池作為了過渡產品。
不過,在全固態電解質方面,最近有兩個代表性的項目落地了:
首先是9月7日,中科固能硫化物全固態電解質生產基地項目簽約儀式在常州市舉行。中科固能硫化物全固態電解質生產基地項目,將建成世界范圍內首條百噸級規模化制備硫化物固態電解質的生產線,為未來萬噸級別硫化物固態電解質的制備提供充分的實踐經驗和基礎數據,同時在設備設計、工藝路線等方面取得世界領先地位的核心關鍵知識產權。
其次是9月14日,瑞逍科技硫化物全固態電解質生產基地項目簽約落戶衢州市龍游經開區。根據該項目規劃,預計2025年建成并達到百噸級全固態電解質生產能力,2028年實現年產6000噸全固態電解質的目標,屆時將極大推動全固態電池的產業化發展,在全球范圍內起到示范作用,配合產業鏈上下游,開啟全固態電池的萬億規模市場。
此外,還值得一提的是,近期中國科學技術大學馬騁教授研發出一種新型固態電解質——氧氯化鋯鋰,綜合性能和目前最先進的硫化物、氧化物固態電解質相近,但成本不到后者的4%,這是國內在固態電池領域的最新進展。