簡介

現在是一個激動人心的時刻，在汽車行業，豐田有很多新的創新來線，這將提供大量的選擇零排放駕駛。我們是領先的電池技術開發，并有超過20年的電池專業知識，通過我們的自充電混合動力電池的工作。您可能聽說過固態電池電動汽車，它將成為可持續駕駛的下一個大游戲規則改變者，我們在過去幾年中一直在研究它，以及我們的混合動力系列。

什么是固態？

那么，你問什么是固態電池技術？顧名思義，固態電池是由固體電解質而不是液體組成的。我們的原型電池的大小和厚度大約是一個筆記本電腦的厚度。對于使用傳統鋰離子電池的電動汽車所面臨的缺點，包括單次充電行駛的相對較短距離以及充電時間，固態電池技術是一種潛在的萬靈藥。

固態電池將成為鋰離子電池的真正替代品，而我們的原型中重點使用硫基電解液，因為它提供了更有效的電力傳輸。他們將降低火災的風險，并增加能量密度，這是衡量一個電池所能提供的能量與它的重量相比。下一代電池，如固態電池和金屬空氣電池，比鋰離子電池更安全，性能更高。

豐田&固態

豐田在實現第一款功能性批量生產的固態電池方面處于領先地位，我們計劃在20世紀20年代中期成為第一家銷售配備固態電池的電動汽車的公司。

自2012年以來，我們一直在進行這方面的工作，超過200名高級裝飾和熟練的工程師不知疲倦地工作，以生產這些電池。我們現在擁有1000多項固態電池專利，比任何其他汽車制造商都要多，這項技術正在取得成果。

這對駕駛員意味著什么？

那么，從最終用戶的角度來看，這意味著什么呢？一次充電700公里。大約10-15分鐘從零到滿的充電。所有這些都具有最小的安全問題。豐田推出的固態電池有望成為電動汽車乃至整個行業的游戲規則改變者。在相同條件下，正在開發的電動汽車行駛里程將是使用傳統鋰離子電池的汽車行駛里程的兩倍以上。所有這些都是在不犧牲內部空間的情況下完成的，即使是最緊湊的車輛。

下一步是什么？

豐田正在通過Prime Planet Energy&Solutions Inc.開發固態電池。Prime Planet Energy&Solutions Inc.是一家與松下的合資企業，于2020年4月開始運營，擁有約5100名員工，其中2400人在中國子公司工作。我們正朝著2025年限量生產的目標前進，并期待在時機成熟時分享更多細節。

 

2025. 1. 5

聲稱更高的能量密度、更快的充電速度和更好的安全性是固態電池技術似乎成為 EV 電池的下一件大事的原因。

 

• 固態電池有望實現更快的充電速度、更好的安全性和更高的能量密度。
• 它們用固體隔膜取代了當今鋰離子電池中的液體電解質。
• 本田、豐田和其他公司希望在 2030 年之前在汽車中使用固態電池上市銷售。

對於消費電子產品和電動汽車，電池技術的進步在很大程度上是漸進的，自近 30 年前現代鋰離子電池問世以來一直如此。三個因素結合起來，每年將成本降低約8%：電池化學成分的調整、電池工廠的更高產量以及大批量生產的規模經濟。

長期聖杯

下一個重大的電池進步可能是固態電池，長期以來，固態電池一直是全世界電池工程師的聖杯。與使用液體電解質的電池相比，它們具有更高的能量密度、更快的充電速度和更好的安全性。有些國家完全廢除了今天的石墨負極—這種物質的加工和供應完全由中國生產商控制。

收益有多大？根據豐田發佈的有關其未來電池計劃的資訊，採用固態電池的電池組可以將續航里程提高近 70%，並將 10% 至 80% 的直流快速充電時間從 30 分鐘縮短到 10 分鐘。儘管任何續航里程聲明都受到基礎車輛的假設以及重量和空氣動力學特性的重大影響。

在過去的十五年里，全球數十家公司在研發上花費了數百億美元?，F在，目標可能越來越近了。全球多家汽車製造商已經宣佈了固態電池的試點、原型或其他進展。預計這一速度將在未來幾年內加快。

“固態”的多種類型

隨著“固態”成為當今電池的流行語，了解固態電池與當今使用液體電解質的電池有何不同是非常有用的。問題變得更加復雜，因為對“固態”的定義沒有廣泛的共識，“洛克希德馬丁公司為宇航器設計電池的哈雷什·卡馬思 (Haresh Kamath) 指出。（他目前是美國電力公用事業行業的獨立非營利性研究組織電力研究所 （EPRI） 的分散式能源和儲能主任。

換句話說，無論是汽車製造商還是電池公司，只要提到電動汽車的固態電池，就要持保留態度，直到您深入研究細節。

從廣義上講，術語“固態”是指將固體材料用於防止陽極和陰極接觸的隔膜，以及電池放電或充電時電子通過的介質。當今電池中的液體電解質是一種易燃的有機溶劑，被三種材料（陽極、陰極和隔膜）吸收，它們都有些海綿狀。與鉛酸啟動電池不同，該電池沒有多餘的液體晃動，只足以潤濕電極。

失去液體電解質

今天的液體電解質和明天的全固態電池之間存在幾種隔膜和介質的變化：

• 準固態電池中的半固態電解質，其中所謂的鋰聚合物電池（使用保存在聚合凝膠中的液體電解質）可能是最著名的。
• 高溫、非液體、離子導電聚合物（十年前進行了廣泛測試）。
• 陶瓷涂層聚合物，也需要高工作溫度。
• 純陶瓷（氧化物、硫化物、磷酸鹽）或玻璃固體電解質，也需要高溫。

最後三種允許使用鋰金屬陽極，陰極為鋰化金屬氧化物（氧化鎳、氧化鋁、氧化錳、氧化鈷或這些的混合物）或磷酸鐵。

或者，使用鋰金屬作為帶有固態隔膜的陰極也可以允許所謂的“無陽極電池”：其中陽極被銅集流體取代，鋰金屬在充電過程中沉積在上面。這消除了對石墨的需求，而石墨目前由中國控制著全球大部分生產。

但鋰金屬有其自身的安全風險。固體鋰金屬在任何溫度下都高度易燃，與濕氣、水或蒸氣發生劇烈反應。任何使用固體鋰的電池製造商都將受到嚴格審查，以證明其新電池至少與今天一樣安全，更不用說支持更高安全性的說法了。

10 月，Stellantis 表示，其合作夥伴 Factorial 將在真實世界測試條件下在電動 Dodge Charger Daytonas 車隊中測試其（半固態）電池—盡管要到 2026 年才能測試。這些電池具有帶有鋰陽極（而不是石墨）的“準固體電解質”。

中國製造商奇瑞向中國汽車報聲稱，它正在安徽省蕪湖市創建世界上第一條全固態電池生產線，產能超過1吉瓦時（足以容納100,000輛配備100千瓦時電池組的電動汽車）。它還還制定了未來兩代固態電池技術的計劃。它是安徽安華新能源科技的一部分，安華新能源科技是一家與中國電池製造商國軒科以及日本和泰國合作夥伴於 2020 年成立的合資企業。

試錯使強者謙卑

盡管如此，就像電氣或電子技術前沿的任何進步一樣，固態電池真的很難從實驗室帶到生產電動汽車中。一般來說，每100次有前途的電池實驗室測試中，就有1次會進入原型生產線，而進入大批量生產的電池更少。豐田在 15 年前吸取了這一教訓，當時它無法生產為第三代 2010 年豐田普銳斯選擇的鋰離子電池，不得不改用其久經考驗的 15 年歷史的鎳金屬氫化物電池。

豐田長期以來一直是固態電池的支援者。它表示，它認為在固態電池到來之前，電動汽車將不適合大規模采用。但即使是強大的豐田也一直在努力將固態電池投入生產。它于 15 年前的 2010 年 12 月首次展示了固態電池原型。在 2010 年代的大部分時間里，它表示將在 2020 年之前將固態電池投入生產。2023年底，該公司宣佈該日期已推遲 2027 年。

一旦新電池投入生產，汽車製造商才能承諾在量產車輛中使用它們，然後就要進行完整的驗證過程。固態電池可能會以比傳統鋰離子電池更高的價格進入市場;使它們與當今的電池相比具有成本競爭力將是關鍵。本田聲稱其固態電池將使用類似于液體電解質鋰離子電池標準生產工藝的方法製造。

電池和汽車：在 2020 年代結束之前？

純固態電池初創公司 QuantumScape 的首席執行官西瓦·西瓦拉姆 （Siva Sivaram） 在 12 月告訴路透社，他預計，“到 2025 年，至少有兩家公司將宣布他們擁有固態電池。到 2025 年底，有人會宣佈，嘿，他們正計劃製造一輛配備固態電池的汽車......雖然他們不會告訴你什么時候。

“而且，他謹慎地補充道，”固態電池將在本十年的後期進行大批量生產。

中國人會發揮作用嗎？“我認為（純固態電池）不會來自中國，”他說。（中國的電池製造商和電動汽車公司無疑有所不同。西瓦拉姆指出，完全消除石墨負極與中國在電動汽車電池方面的優勢之一相抵消。這將使電池製造商無需中國目前控制供應鏈的材料。

因此，現在的公告速度表明，固態電池確實會出現在電動汽車上，並在 2030 年之前在北美銷售。但我們不會押注任何特定年份會發生這種情況——至少現在還沒有。

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楊超凡 2025.6.16