北京時間9月16日消息，據(jù)國外媒體報道，豐田最近宣布在電池領(lǐng)域投資逾135億美元，用于開發(fā)包括固態(tài)電池在內(nèi)的下一代電池。電池組是電動汽車中成本最高的組件，固態(tài)電池有利于在提升續(xù)航的同時降低電池成本，業(yè)內(nèi)人士指出，這家全球最大汽車制造商在固態(tài)電池領(lǐng)域的豪賭或?qū)⑻嵴裾麄€電池行業(yè)。
隨著全球電動化進(jìn)程的全面展開，電動汽車在續(xù)航里程、性能、充電時間和成本方面都在不斷得到改善。到目前為止，萊特定律也就是學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)已經(jīng)證實(shí)：鋰離子電池產(chǎn)能每增加一倍其成本就會下降28%。到2023年，鋰離子電池的成本預(yù)計將降至100美元/千瓦時左右，這一價格水平足以讓電動汽車與同類內(nèi)燃機(jī)車展開競爭。
然而，鋰離子電池的缺陷也同樣明顯，其電池性能會隨著時間的推移而退化。此外，這種電池會散發(fā)大量熱量，需要在設(shè)計上集成重量級的冷卻系統(tǒng)，而且由于電池中含有易燃液體，如果在事故中損壞，會產(chǎn)生爆炸或起火的隱患。
與傳統(tǒng)鋰離子電池中使用的液體或聚合物凝膠不同，固態(tài)電池使用的固體電解質(zhì)可以采用陶瓷、玻璃、亞硫酸鹽或固體聚合物的形式。固態(tài)電池的能量密度是相同尺寸的鋰離子電池的兩到十倍，這主要?dú)w功于固態(tài)電解質(zhì)的體積更小。這意味著在無需額外空間即可獲得功率更大的電池，或者在不影響動力的情況下使用更緊湊的電池組，讓電動汽車的續(xù)航更大，自重更輕。而且，這種電池的充電速度也會更快。
事實(shí)上，固態(tài)電池經(jīng)常被視為電池行業(yè)的“圣杯”。如今，隨著全球最大的汽車制造商豐田大舉投資，這一領(lǐng)域的競爭也將變得更加激烈。以下是五家競相開發(fā)新一代固態(tài)電池的公司：
1）豐田
多年來，豐田一直在關(guān)注固態(tài)電池領(lǐng)域，該公司甚至擁有最多的固態(tài)電池（SSB）專利。9月初，豐田宣布將在2030年前投資135億美元開發(fā)下一大電池和電池供應(yīng)鏈，其中包括固態(tài)電池。該公司計劃通過改進(jìn)生產(chǎn)電池所用的材料和提高能耗，將電池成本降低30%或更多。
對汽車制造商來說，憑借“能量密度更高，充電速度更快，而且不太容易起火”的特征，這種電池可能會成為一個潛在的行業(yè)顛覆者。豐田現(xiàn)在開始正式引領(lǐng)固態(tài)電池的批量生產(chǎn)，該公司可以在普銳斯等混合動力汽車上使用這種電池。同樣重要的是，該公司還發(fā)布了一款使用固態(tài)電池的原型車的簡介。這正是許多固態(tài)電池創(chuàng)業(yè)公司的短板之一，他們?nèi)狈ぷ髟汀?
作為內(nèi)燃機(jī)車領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一，豐田正在努力推進(jìn)電動化進(jìn)程，而該公司雄厚的資金實(shí)力可能會加速其固態(tài)電池的開發(fā)工作。此外，與榜單上的其他公司不同，豐田是一家業(yè)務(wù)蒸蒸日上的成熟企業(yè)，這意味著其股票表現(xiàn)不太可能受到固態(tài)電池前景的明顯影響，尤其是在發(fā)展的早期階段。
2）QuantumScape
總部位于加利福尼亞州圣何塞的QuantumScape是一家正處于發(fā)展階段的企業(yè)，該公司致力于電動汽車和其他應(yīng)用的固態(tài)鋰金屬電池的開發(fā)和商業(yè)化。在大眾汽車、上汽集團(tuán)和比爾·蓋茨等知名企業(yè)和商界人士的支持下，QuantumScape被視為固態(tài)電池領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)力量。
QuantumScape的固態(tài)電池具有一個陰極和連接到陽極電觸點(diǎn)的固態(tài)陶瓷分離器。當(dāng)電池充電時，陰極中的鋰會被分離出來，并通過陶瓷隔膜形成金屬鋰陽極，為電動汽車提供高能量密度的充電。與鋰離子電池相比，QuantumScape的電池具有顯著的優(yōu)勢，具體包括：
普通鋰離子電池從10%充電到80%需要60分鐘，而QuantumScape電池可在不到15分鐘內(nèi)快速完成0%至80%充電；
電池生產(chǎn)成本預(yù)計比普通鋰離子電池減少17%；
與普通鋰離子電池相比，其能量密度高80%以上，續(xù)航里程顯著提高，車輛行駛里程預(yù)計將提高50-80%；電池壽命顯著延長。QuantumScape單層電池已顯示在超過1000 次循環(huán)情況下，其能量保留的中位數(shù)超過90%。
據(jù)QuantumScape預(yù)計，該公司有望在2022年將交付原型推進(jìn)到數(shù)十層的商業(yè)化推廣模式，并在2024年至2025年之間進(jìn)入商業(yè)生產(chǎn)。
3）Solid Power
隨著固態(tài)電池技術(shù)突飛猛進(jìn)，越來越多的公司正在尋求挖掘新興市場的巨大潛力。 其中一家公司便是位于美國科羅拉多州的Solid Power。
早在今年6月，Solid Power就宣布計劃通過一家特殊目的收購公司Decarbonization Plus Acquisition Corporation III（納斯達(dá)克股票代碼：DCRC）曲線上市，企業(yè)價值達(dá)到12億美元。 該公司透露，福特和寶馬集團(tuán)致力于在即將推出的電動汽車中使用Solid Power的低成本、高能量電池技術(shù)。
在成功拿到1.35億美元的B輪融資（福特和寶馬參與其中）之后，Solid Power的資產(chǎn)實(shí)力得到顯著增強(qiáng)。加上1.65億美元的PIPE和3.5億美元的DCRC信托現(xiàn)金（假設(shè)DCRC的公眾股東沒有贖回），Solid Power將在交易完成后能收到大約6.5億美元的融資資金。
也許，Solid Power可以炫耀的頭號發(fā)展成就正是其電池芯的可制造性。
如前所述，可擴(kuò)展性是固態(tài)電池面臨的最大挑戰(zhàn)之一。 Solid Power在制造過程中采用了卷對卷的工藝。
自 2019 年以來，Solid Power的生產(chǎn)工廠一直在試點(diǎn)運(yùn)營中，該工廠的年產(chǎn)量為6.5MWh。 相比之下，另外一家電池制造新興企業(yè)QuantumScape目前并沒有工廠投入運(yùn)營，不過其計劃在2023年之前開設(shè)一座工廠。
通過利用卷對卷制造工藝，Solid Power已經(jīng)能夠顯著降低其合作伙伴對現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行改造的需求，后者是一項既費(fèi)錢又費(fèi)時的工作。 另外，其還降低了現(xiàn)有制造設(shè)備在未來十年內(nèi)過時落后的風(fēng)險。
4）三星
去年，三星推出了高性能、長壽命的全固態(tài)電池。 三星團(tuán)隊開發(fā)的原型軟包電池一次充電可為電動汽車供應(yīng)續(xù)航長達(dá)800公里的電量，充放電循環(huán)壽命超過1000次。
今年5月，三星宣布到2025年將開發(fā)大型全固態(tài)電芯和原型全固態(tài)電芯，并于2027年開始量產(chǎn)。在世界范圍內(nèi)，三星擁有的與全固態(tài)電池相關(guān)的國際專利數(shù)量僅次于豐田，排名第二。
值得一提的是，三星早在2008年就開始研究全固態(tài)電池。去年，該公司演示了一項原創(chuàng)技術(shù)，其可以改善全固態(tài)電池的使用壽命和安全性，同時還能將電池尺寸縮小一半。
5）Ilika公司
Ilika公司是一家英國公司，主要在英國、亞洲、歐洲和北美從事固態(tài)電池的設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)。 它為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、電動汽車、智能城市、消費(fèi)電子、醫(yī)療和交通領(lǐng)域的一系列應(yīng)用項目提供電池產(chǎn)品。
該公司還通過其專利技術(shù)加快能源和電子應(yīng)用新材料的開發(fā)。 公司已開發(fā)出固態(tài)電池、高溫合金、燃料電池催化劑、壓電材料替代品等。
