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豐田汽車公司近日在技術說明會上宣布，已經找到很好的材料，能夠在2027年至2028年實現固態電池商業化，向市場投放配備全固態電池的純電動汽車。不過，由于豐田汽車并沒有公布令人信服的技術細節，引發輿論質疑。
固態電池不僅具有高安全、高能量密度，而且“高低溫”性能也很優良，種種優勢讓人們對其充滿憧憬，被視為下一代動力電池，也是各國角逐的戰略制高點。30年前，美國橡樹嶺國家實驗室就號稱造出了固態電池，遺憾的是至今未能實現大規模量產。這兩年，伴隨著全球新能源汽車的火爆，屢有企業傳出固態電池量產進展，但消息曝光后就又沒了下文。
按照材料體系劃分，目前固態電池可以分為3種技術路線。日、韓押寶硫化物體系，歐洲主要為聚合物路線，中國則以氧化物為主。其中，日、韓企業以豐田、三星SDI、日立等為代表，技術積累深厚，具有明顯的先發優勢，且聯合研發趨勢明顯。不過，這3種技術路線都存在相應基礎缺點亟待解決。
具體而言，硫化物電解質空氣穩定性差，當其暴露于空氣中就會產生有毒氣體，同時伴隨著電解質結構的破壞和電化學性能的衰減，硫化物電解質的合成、儲存、運輸和后處理過程需要嚴重依賴惰性氣體或干燥室；聚合物電解質在室溫條件下，離子電導率較低，使得聚合物固態電池充電需要在高溫環境下完成，極大地限制了其商業化；大多數氧化物電解質具有較寬的電化學穩定“窗口”和更好的氧化穩定性，但為了保證剛性氧化物電解質與陰極材料的界面良好接觸，往往需要高溫燒結，否則會導致嚴重的界面化學副反應。此外，有些氧化物電解質還存在鋰枝晶生長問題。
同時，成本也是企業一道難以跨越的坎。當前半固態電池成本已遠高于商用化的液態電池成本。根據產業調研和測算，以NCM811液態電芯和NCM811半固態電芯為例，半固態電芯成本相比液態電芯成本增加約80%。其中，固態電解質成本是主要新增成本，也是半固態電池中的主要成本，占比約50%。由于電解質材料變化、生產工藝改變、產品質量控制經驗不足導致的工程驗證周期長等因素，都會使得全固態電池比半固態電池成本更高。
衡量一款動力電池最終能否量產，主要有5項指標，即能量密度、充放電倍率性能、成本、安全性和循環壽命。動力電池的實驗室研究成果一般在某個階段取得一個或幾個指標上的重大突破，同時滿足5項指標要求才有可能量產。換言之，就當前各大企業研發進展來說，固態電池看似“風口”將至，實則“道阻且長”，量產難度還是相當大的。
相比于結構上的創新，電池材料上的改進更緩慢，確實也更難。但是，難并不等于不要做，我們常說，要做“難而正確的事”，這是有道理的。從技術變革來看，當前在汽車電動化發展過程中，動力電池技術創新起到了主體推動作用。中國新能源汽車產業之所以能引領全球，就在于我們在動力電池上實現了超越，誕生了像寧德時代這樣的全球動力電池巨頭。
在“雙碳”目標驅動的產業變革中，動力電池創新已成為強化新能源汽車競爭水平、打造國家產業競爭力和穩固企業競爭優勢的關鍵。無論是新能源汽車先發國還是追趕國，或是動力電池鏈條各企業主體，都紛紛瞄準新技術并布局固態電池。這既是巨大的挑戰，也是難得的機遇。超大規模市場優勢、領先的全產業競爭力和不斷躍升的創新力，使得我國更有條件拿下動力電池這一戰略制高點。
來源：經濟日報
