日系新能源车能否循此路线实现对中国的绝地反击?

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(配置|询价)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(配置|询价)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?

2022-08-31

2022-08-31