剛剛,話題度在近期重新轉熱的固態鋰離子動力電池,被兜頭澆下一瓢涼水。
就在本周一,豐田汽車宣布暫停其位于福岡縣苅田町新松山臨海工業園區的先進動力電池工廠項目。
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▲ 福岡縣苅田町新松山臨海工業園區電池工廠項目地塊現場
而在豐田原本的規劃中,這座全新的電池工廠將被用來部署其首套固態鋰離子動力電池生產線。此舉將幫助這家日本汽車制造巨頭,憑借“次世代EV”重新奪回在新能源汽車領域的產業優勢。
實際上,早在上周五的時候(7日),福岡地方政府就已經提前幾天“劇透”了工廠建設暫停的消息。當時,福岡縣知事服部誠太郎在縣政府向前來問詢的當地媒體透露,苅田町電池工廠建設計劃將再度延期,并且給出了來自豐田官方的理由——考慮到全球需求減速,豐田將修改項目計劃。
當然,苅田町電池工廠項目公布至今,實際已經可用“一波三折”來形容了。
因為就在今年的3月末,它已經被豐田官宣過一次“推遲”了,而當時的理由是“電動車需求低于預期”。而在原本的規劃中,這座工廠應該是在2025年初開工,并且在2028年內投入生產的。
自從2023年,豐田汽車高調宣傳“固態電池”開始,外界特別是中國國內的許多關注者,就對這項看似具有一定革命性的產品,寄托了異乎尋常的期待。
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沒有人否認其先進性以及技術層面的可行性,但每每面臨商業化/技術落地等問題,則要么延期、或者干脆畫餅。已經頗有點量子力學里那“薛定諤的貓”般的感覺。
提前“劇透”過的結局
對于苅田町工廠新的建設以及投產時間表,豐田方面并無明確說法。周一的官方說明,只是表態將“重新審查與調整計劃”,對于時間期限的問題,則表態說是“將在一年內”。
不要以為這表明了工廠的時間表將推遲一年,畢竟前面還掛著“重新審查”的前提。至于審查后的“調整計劃”,只能說新的電池工廠是不是還會有固態電池生產線,可能都會成為一個問題。
導致豐田對于這個工廠的落子如此一波三折,根本原因出在了全球范圍內新能源汽車的市場預期層面。本質上,這一次的“重新審查與調整計劃”,只是延續3月末那次“電動車需求低于預期”的判斷。
對于豐田汽車這樣的全球化汽車巨頭來說,時刻關注各主要市場的動向,已經成為其生存本能。而就在最近的兩年間,歐盟和美國這兩個曾經推動汽車新能源轉型最為積極的發達國家市場,都出了問題。
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▲ 各家補貼大撒幣的時代,已經過去了……
至2024年1月,德國調低了購買車型的價格限制(僅補貼低于4.5萬歐元的純電車型4500歐元)為始,法國、意大利等歐盟核心成員國,紛紛以德國為樣板,先后調降了各自市場內對于新能源汽車的補貼。
尤其是意大利,雖然個人購買純電汽車補貼3000歐元的政策長期不變,但3.5萬歐元的售價門檻一直是歐盟諸國里最低,甚至不夠買一部最低配置的ID.3(略超過3.8萬歐元)。
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▲ “蓋中蓋”版ID.3,德國售價38180歐元,折合人民幣31.4萬元
甚至在歐盟之外,曾經率先推廣新能源汽車的挪威,不久之前也以“新增乘用車電動化目標已基本實現”為由,宣布將在未來兩年內取消補貼的決定。其政府為了緩解財政壓力,甚至計劃對部分熱門的“中等尺寸”產品,如特斯拉Model Y、大眾ID.4等,開征增值稅。
相比歐洲這種漸進式、各國分別退坡,豐田的另一大主要市場美國,其調整政策雖然出臺相對較晚,然而操作起來卻要極端得多——
今年7月4日,隨著“大而美”法案被兩院通過并最終簽署,之前在全美已運行17年的新購/二手純電汽車7500/4000美元的稅收減免政策被廢止。
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▲ “都MAGA了,還想拿補貼?”
北美已經歐洲的市場,對于豐田的固態電池政策,其重要性不言而喻。盡管在這兩個市場內,豐田的主銷車型是燃油以及普混,實際并沒有售出過多少臺新能源汽車。然而這兩個市場卻有兩個非常顯著的優點——首先是普遍具有較強的消費能力,其次是競爭對手較為“單純”。
前一個優點意味著,市場比較能夠承受固態電池在量產初期較高的成本。至于后一個,以豐田目前在新能源以及汽車智能化領域的進度,對手太兇狠未免過于被動,美國畢竟也只有一個特斯拉么。
至于中國市場,雖然去年的總銷量較以往有所下降,但仍達到了179.9萬輛規模,占到了豐田全球總銷量的16.62%。然而這個市場目前正處于瘋狂競爭狀態,不但本土對手個個“咬人”巨疼,還有特斯拉這種“跨服”強者的存在。
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▲ 中國部署有特斯拉的重要生產基地
總而言之,只要仔細盤算一下當前的態勢,那么豐田早在今年3月末就已萌生的退意,其實是明擺著的。對于苅田町工廠而言,未來似乎很難躲過“重新審查與調整計劃”的命運。
原理無礙,技術瓶頸遍地
固態電池的難產,是典型的理論已經全部走通,但卻在量產商用過程中被各種技術問題淹沒的典型。
首先,是眾所周知的鋰離子動力電池固態化公認的第一難題——界面阻抗問題。
固態電池的所謂“固態”,實質是相較于目前主流三元鋰/磷酸鐵電池液態的電解液而言,其電解質為固態。這導致了電解質與電極材料之間因為“固-固”接觸,產生界面穩定性差、阻抗高的問題,大大影響電池的功率輸出和壽命。
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除此之外,硫化物等固態電解質材料本身也可能存在離子電導率、化學穩定性差的問題。雖說固態電池的殼體在意外破損后,硫化鋰電解質暴露后不存在爆燃風險。但其化學特性導致與水接觸后會產生具有強刺激性的有毒硫化氫氣體。
而鋰金屬負極技術,也存在需要解決的問題——為追求高能量密度而采用鋰金屬負極后,就必須解決充放電過程中鋰枝晶生長可能刺穿電解質導致短路的安全風險。
仔細一看,即使這么一個公認理論上可以走通的產品,實際上在其每一個組成部分上,都存在較為嚴重的技術問題必須要解決。
而即使上述問題走通,到了實際生產階段,固態電解質與眾不同的機械性能,也將會構成很大的麻煩。以目前的視角,適配其大規模投入量產的電極工藝(干法/濕法)和專用生產設備尚不成熟。
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▲ 今年7月,國內某企業展示的固態電池生產樣線
當然,其中也是有好消息的。比如在2021年的時候,豐田汽車選擇住友金屬礦山合作開發固態電池的正極材料。其技術攻關的重點,在于解決正極在重復充放電周期中的材料退化問題。而就在最近,相關技術被官宣取得了成功。
據豐田方面說法,其利用合作伙伴獨家粉末合成技術,已經成功開發出了“高耐久性正極材料”。目前住友金屬礦山已公布計劃,將在2028年內啟動新型正極材料的量產工作。
僅僅一個正極材料,就耗費整整四年多時間攻關。至于量產,還需再等三年時間……
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▲ 三星SDI展示的固態電池樣品
事實上,固態電池強行投入量產化也并非不行,但卻要付出綜合成本高昂的代價,僅僅原料制備就會達到目前最好的三元鋰電池的數倍以上。同時在能量密度等關鍵性能上,初期產品可能并不能與傳統的三元鋰電池拉開足夠的距離。
2024年9月1日,在當年的世界動力電池大會期間,寧德時代董事長曾毓群在回答外界對于國內固態電池產業發展的疑問時,以一最差、十最強為區間標示打了個比方:當前(固態電池)行業最高水平只到了四——做出了一些器件樣品,進行了一些實驗驗證。
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▲ 曾毓群的判斷,可稱得上權威
目前距離執行業牛耳者給出權威數字,過去了不過十四個月而已,比當時能再多個一分、一分半,想必已是極限。而日本人也不是三頭六臂,相比之下又能強到哪里去呢?
簡而言之,雖然固態電池仍舊是鋰離子動力電池的一種,但這種新產品從關鍵材料(固態電解質、高性能正負極)到電芯制造和封裝等,完整的產業體系尚未成型。對比目前已經趨于成熟的三元/磷酸鐵鋰電池,其甚至已經有了較為成熟的回收再利用體系。以固態電池目前的狀態,基本毫無競爭力可言。
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▲ 固體電池的量產,也是同舊的三元/磷酸鐵鋰電池產能抗爭的過程
實際上,強行上量也不是不行——通過迅速迭代升級,在較短的時間內解決技術問題,畢竟目前在國內血戰至今的一眾電池廠商,當初可不就是這樣從新能源賽道上一路沖殺過來的?更何況,還有哪里的用戶會比中國車主,更愿意為一種更為先進的新能源儲能設備買單呢?
當然這對于豐田而言,似乎并沒有什么參考價值就是了。
“十分鐘內充滿,滿充續航一千兩百公里,體積重量成本將減半”
2023年7月4日,豐田汽車公司碳中和研發中心總裁海田敬二,在接受英國《金融時報》采訪時,對于研發中的固態電池,如此宣稱:“無論是液態電池還是固態電池,我們的目標是徹底改變目前電池過大、過重、過貴的局面,在這方面的潛力上,我們將爭取將這些因素(體積、重量與價格)減半。”
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▲ 《金融時報》報道時,附上的固態電池樣品照片
以此為標志,國內當時掀起了一股不大不小的“固態電池熱潮”。
彼時,豐田汽車曾經在固態電池的發展上展現出勃勃雄心——2025年前,豐田的全固態電池將實現小規模量產,首先搭載在混動車型上;到2030年前,豐田的全固態電池要實現持續地、穩定上量地生產。
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然而在距離海田敬二發表豪言三十個月后的今天,我們并沒有等到量產的固態電池,更沒有見到任何一臺量產狀態的,配備固態電池的純電汽車。甚至連工廠本身,目前也處于一種接近“黃了”的狀態。
這里并不是在搞“合訂本”要去批判誰。豐田汽車作為一家全球車企,它的情況其實懂的都懂。客觀地講,在苅田町電池工廠項目上,豐田只是在止損而已,實在沒什么可以說道的。
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