中國儲能網(wǎng)訊：北京時間2022年4月8日下午1時，日產(chǎn)汽車在線上舉行全固態(tài)電池技術(shù)說明會。
去年11月29日，日產(chǎn)汽車首席執(zhí)行官內(nèi)田誠（Makoto Uchida）和首席運營官古普塔（Ashwani Gupta），通過線上直播方式發(fā)布“日產(chǎn)汽車2030愿景”（Nissan Ambition 2030）。
其中提到，日產(chǎn)汽車是首批自主研發(fā)車載鋰離子電池技術(shù)的企業(yè)之一，已進(jìn)行30年探索。在此基礎(chǔ)上，它將引入無鈷技術(shù)。目標(biāo)是到2028年，與第二代日產(chǎn)聆風(fēng)（Nissan LEAF）相比，將液態(tài)鋰離子電池成本降低65%以上。
電池是轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，日產(chǎn)汽車正在研究固態(tài)電池技術(shù)（ASSB）。到2026財年，計劃投入1400億日元（約79億元），并與全球伙伴合作。到2028財年，推出搭載這一電池技術(shù)的電動車型。2024財年在日本橫濱建造試點工廠。
很多人想當(dāng)然地認(rèn)為，固態(tài)電池要比當(dāng)下的鋰離子電池更加安全。日產(chǎn)汽車負(fù)責(zé)先進(jìn)電池研究的副總裁Kazuhiro Doi希望人們能消除這一既定觀念。
的確，下一代固態(tài)電池摒棄了易燃的液體電解質(zhì)。但它們會塞滿更多的能量，一旦出現(xiàn)問題，可能會引發(fā)暴力火花。
作為日產(chǎn)汽車固態(tài)電池開發(fā)工作的負(fù)責(zé)人，Kazuhiro Doi警告說，固態(tài)電池能量密度是目前鋰離子電池的兩倍，因此就像一個更危險的潛在炸彈。“如果發(fā)生重大事故，固態(tài)電池可能會比現(xiàn)在的電池更具災(zāi)難性?！?
不過，Kazuhiro Doi也堅信，日產(chǎn)汽車目前可以克服此類安全問題，以及其他導(dǎo)致固態(tài)電池難以實現(xiàn)的關(guān)鍵因素。
Kazuhiro Doi的團(tuán)隊一直在努力解決這些難題。日產(chǎn)汽車承諾，將在短短6年期限內(nèi)，將重量更輕、體積更小、能量密度更高的固態(tài)電池推向市場。
日產(chǎn)汽車認(rèn)為，該公司可以實現(xiàn)一種電池，其能量容量是鋰離子電池的兩倍，充電時間為鋰離子電池的三分之一。
全固態(tài)電池技術(shù)能有效降低電池成本。日產(chǎn)汽車計劃到2028財年，這種電池能將電池組成本降至每千瓦時75美元。未來，將成本進(jìn)一步降低至每千瓦時65美元，以實現(xiàn)電動車型和燃油車型成本持平。
這家汽車制造商希望，這樣的突破能幫助其在一系列新細(xì)分領(lǐng)域推出電動車型，比如皮卡、大型SUV甚至是跑車。在這些細(xì)分領(lǐng)域，重量和尺寸是一個問題。
“我認(rèn)為全固態(tài)電池可以改變游戲規(guī)則?！盞azuhiro Doi說。
▍手工試制
目前，日產(chǎn)汽車只是朝著這個目標(biāo)邁出了第一步，它設(shè)立了一個可行性研究實驗室，正在對這種電池進(jìn)行手工試制、限量生產(chǎn)的實驗。如果一切按計劃進(jìn)行，這個小規(guī)模、秘密的工廠將在2024年啟動試點，在2028年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
在日產(chǎn)汽車努力應(yīng)對這一重要新技術(shù)的同時，從豐田汽車、大眾汽車集團(tuán)到通用汽車，以及許多初創(chuàng)企業(yè)和幾乎所有傳統(tǒng)對手，都在競相尋找該領(lǐng)域通往成功的正確道路。
一窺日產(chǎn)汽車實驗室，就可以想象通往固態(tài)電池的道路將是多么漫長和艱難。
這個1400平方英尺的車間是一個封閉的干燥房間，位于日產(chǎn)汽車Oppama工廠的一個舊倉庫內(nèi)。工程師們曾在這里制作新型催化劑原型。
在這間干燥車間，大約有10名工人正在費力地混合電解質(zhì)漿，用長勺從塑料杯中舀出陰極粉末，這一過程完全手動完成。他們把它混合成一種墨黑的黏液，然后像攤煎餅一樣鋪在薄鋁板上——一次只能生產(chǎn)兩塊電芯。
粘液干燥后，薄鋁板經(jīng)過一個類似電話亭的沖壓機(jī)器，其沖壓壓力是標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池的3倍。
然后，工人們將電解質(zhì)片切成合適的尺寸，并小心地將它們與陽極片堆疊在一起。最后，他們將四層電池真空密封到鋁箔袋中。
這項工作既費力又費時。大部分工序都是通過有機(jī)玻璃手套箱完成的，以保持超低濕度和清潔。由于房間非常干燥，技術(shù)人員需要每兩小時休息一次補(bǔ)水。
▍每月50個
日產(chǎn)汽車負(fù)責(zé)創(chuàng)新電池生產(chǎn)工藝的副總經(jīng)理Kenzo Oshihara說，目前這個實驗室每月只能生產(chǎn)大約50個這樣的四層電芯。
Oshihara估計，一輛電動車就需要大約5000個這樣的電芯。
“要在這個試制房間里為汽車制造電池還需要很長時間。大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備必須更加精密?！監(jiān)shihara補(bǔ)充說。
更大的挑戰(zhàn)在于技術(shù)和制造。目前，日產(chǎn)汽車仍在尋找陰極和陽極的正確化學(xué)材料。該公司與美國國家航空航天局(NASA)有合作關(guān)系，可以在NASA龐大的電池數(shù)據(jù)庫中搜索有效的材料組合。
利用人工智能篩選方式，日產(chǎn)汽車相信它可以將研究時間縮短一半以上，從5到20年縮短到2到3年。
Kazuhiro Doi說，日產(chǎn)汽車還在專注于無鈷陰極化學(xué)成分，可能會使用硫或錳，因為這些材料相對豐富且價格低廉。在陽極方面，日產(chǎn)汽車考慮硅基或鋰金屬化合物。
▍精度高于一切
下一步，是制造這些電池的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。
首先，漿液必須攪合得很細(xì)，必須把所有的結(jié)塊都清理出來，以最大限度地提高電池的導(dǎo)電性。陰極-電解質(zhì)-陽極層需要絕對精確地排列。在此過程中，日產(chǎn)汽車必須完善如何將所有這些程序提升到大規(guī)模量產(chǎn)的狀態(tài)。
“這一切都與精度有關(guān)，但精度與成本和速度有關(guān)?！盞azuhiro Doi說，“與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，這是一套復(fù)雜得多的工藝?！?
日產(chǎn)汽車表示，它已經(jīng)克服了一些障礙。
陰極上采用了粘合劑，降低電阻的同時，改善了鋰離子的移動。工程師們還發(fā)現(xiàn)了一種材料，可以抑制會導(dǎo)致電池短路的枝晶形成。他們還發(fā)明了一種設(shè)計，使得電解質(zhì)和電極層重復(fù)擴(kuò)張和收縮而不分離。
更重要的是，該團(tuán)隊表示，他們已經(jīng)破解了在低溫下快速充電的秘訣。
▍自主研發(fā)
盡管有越來越多的初創(chuàng)公司和供應(yīng)商試圖進(jìn)入固態(tài)電池領(lǐng)域，但日產(chǎn)汽車認(rèn)為，單干和自主研發(fā)比合作更有優(yōu)勢，至少在初期階段是這樣。
在談到外部供應(yīng)商時，Kazuhiro Doi表示:“他們沒有成熟的技術(shù)，無法與我們這樣的汽車制造商合作。”日產(chǎn)汽車希望控制電池設(shè)計和制造等領(lǐng)域的技術(shù)訣竅，而不一定是原材料本身的化學(xué)成分。
“這將是我們競爭力的來源?！彼f。
但日產(chǎn)汽車只有幾年的時間來解決這個問題，并在2028年之前實現(xiàn)成本目標(biāo)。該公司希望通過使用更便宜的材料和簡化生產(chǎn)流程來實現(xiàn)這一目標(biāo)。
“當(dāng)然，我們目前談?wù)摰氖茄邪l(fā)過程，所以沒有百分之百的信心。但只要我們努力，我們就可以做到?！盞azuhiro Doi說。
（本文部分內(nèi)容綜合Automotive News報道，部分圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
