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(圖片來源:攝圖網)
近日,全球汽車巨頭豐田與日本第二大煉油商出光興產(Idemitsu Kosan)正式官宣,將新建一座年產數百噸固態電解質的大型試點工廠,所產材料將直接用于豐田電動汽車的全固態電池,預計2027年底完工。這是雙方自2013年開啟硫化物固態電解質技術合作以來,首次進入工程驗證與量產準備階段,標志著豐田2027至2028年推出全固態電池電動汽車的目標已從技術驗證邁向產業化落地。
雙方于2023年10月正式啟動全固態電池量產技術聯合開發項目,重點攻堅硫化物固態電解質的規模化制備難題,并在同年年底完成兩座小型示范工廠的技術驗證,確認了量產可行性。此次建廠正是基于前期成果向商業化邁出的實質性一步。
固態電池是一種采用固態電解質替代傳統液態電解質的下一代電池技術,它通過使用硫化物、氧化物或聚合物等固態材料傳導鋰離子,從根本上消除了液態電池易燃易爆的安全隱患,可實現針刺零起火,同時具備能量密度高、充電速度快、循環壽命長以及工作溫度范圍寬等顯著優勢,被業界視為徹底解決電動汽車續航焦慮和安全痛點的終極方案。
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固態電池具有多種技術路線,包括氧化物、硫化物、聚合物、鹵化物等。而硫化物固態電解質被業內普遍視為全固態電池商業化的最優路徑之一。與當前主流的液態電解質及其他類型固態電解質相比,硫化物固態電解質具備兩大核心優勢:一是離子電導率極高,接近甚至超過液態電解質,能大幅提升電池充放電效率;二是質地柔軟,與電極材料的粘附性良好,無需復雜工藝即可實現緊密貼合,非常適合大規模量產。豐田選擇這一技術路線,旨在徹底解決傳統液態電池續航短、充電慢、安全性不足的行業痛點。
此次合作的最大亮點在于實現了汽車產業與石油產業的深度互補,出光興產作為日本第二大煉油商巧妙利用石油精煉過程中產生的硫副產品(燃料脫硫的副產物),將其轉化為高附加值的硫化鋰電解質材料,為傳統石油巨頭找到了能源轉型的重要突破口。
該模式對固態電池成本控制具有戰略意義。固態電解質占電池總成本約30%-40%,是降本的關鍵環節。利用廢料規模化生產電解質,正是實現固液同價目標的核心變量。可以說,沒有固態電解質的突破,就沒有固態電池的未來——它既是技術壁壘最高的環節,也是產業鏈最緊迫的攻關重點。
日本在全固態電池研發上起步較早,積累了豐富經驗,豐田更是行業的領跑者。早在2010年,豐田就生產出了10cm×10cm的全固態電池原型。同年,出光興產也開發出采用Li?S-P?S?電解質的固態電池單元。經過十余年深耕,豐田有望率先實現硫化物全固態鋰電池的產業化。
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目前,全固態電池已被列入美國、歐盟、中國及日韓等主要國家的戰略發展計劃。預計到2030年,全球全固態電池市場規模將達到172億元,半固態電池市場規模將達991億元,市場前景十分廣闊。
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中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示,全固態電池的電解質為固態材料,作為鋰電池的升級版本,被視為下一代能源存儲技術的代表。他預計,2025年至2027年,石墨/低硅負極硫化物全固態電池將成為主要技術路線,全固態電池的產業化開始時間是2027年—2028年,2030年完全可以實現量產。
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