2023.02.13
改變純電動車游戲規則的將是“全固態電池” Honda在面向未來的開發競爭中勇于迎接挑戰

隨著純電動車(EV)在不斷普及,“全固態電池”被認為是純電動車普及的關鍵。與鋰離子電池相比,全固態電池的性能有了很大進步,據說開發這種電池的企業可能會改變汽車行業的格局。那么,這款全固態電池的開發進行到什么階段了?Honda在激烈的開發競爭中處于什么階段?本文將為您一一解答。
純電動車的開發競爭及其課題
眾所周知,如今很多汽車行業都在開發純電動車。Honda宣布,目標到2050年所有企業活動將實現碳中和。計劃到2040年四輪純電動車和燃料電池汽車的銷量占比達到100%。Honda積極推進電動化戰略,已于2020年推出了量產純電動車Honda e。
不過,純電動車想要超越燃油車市場,還有很多課題要解決。與燃油車相比,純電動車較短的續航里程以及較高的車輛價格都讓不少顧客望而卻步。而且,家用充電設備、充電站等充電基礎設施的建設在一些國家尚處于普及階段。這一點在日本尤其受到關注。除了性能外,整個社會都要向電動化過渡,這是一項大課題。
全固態電池將成為純電動車市場的游戲規則改變者。
電池的進化
面臨擁有上述課題的純電動車想要實現普及,關鍵在于目前備受矚目的下一代電池——“全固態電池”。
從1859年發明的鉛電池開始,先后出現了鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池,可重復使用的電池技術不斷發展。目前,從90年代開始投入使用的鋰離子電池已經成為純電動車的主流。它容量大、可以反復使用,與之前的電池相比安全性也很高。但作為純電動車的電池,它還是面臨著一些課題。
與鋰離子電池相比,被稱為下一代電池的全固態電池擁有著實現電池性能飛躍提升的可能性。
到底什么是全固態電池?
鋰離子電池與全固態電池的結構比較
傳統電池使用液態電解質或凝膠電解質,而全固態電池顧名思義使用固態電解質。電解質的“液態和固態的區別”可以使純電動車的電池性能得到很大發展。讓我們來看看它們的主要特點。
①電池形狀更緊湊,續航里程更長,形狀選擇更自由
鋰離子電池的電解質如果泄露到外部,就有起火和爆炸的危險,所以需要采取多重安全措施來防止液體泄露到外部。因此,電池的形狀必須結實且需要較大的容器。另一方面,全固態電池的形狀限制更少且更輕薄,可以形成柔性電池。由于可以選擇高容量的正負極活性材料,因此可以提高能量密度從而實現小型化。并且多搭載高能量密度電池也有助于提高電容量。這將更大地增加續航里程,此外還可能會出現全新造型的汽車。
②減緩電池老化。打造可重復快速充電、更“經久耐用”的純電動車
全固態電池在高溫環境下也能安全工作,且副反應帶來的影響較小,因此即使在快速充電等高負荷充電方式下也不容易老化。即使反復充電,充電容量也不容易衰減;即便長時間使用,也能保持電池性能。
③耐熱性能高,能夠降低起火等危險性,讓純電動車更加安全
如上所述,液態電解質使用的是有起火和爆炸危險的有機溶劑。相比之下,全固態電池不使用有機溶劑,因此起火和爆炸的風險被認為低于傳統電池。此外,由于電解質中使用了特殊的物質,所以耐熱溫度比液態電池更高,雖然是固態但也能通電。在惡劣的環境中也更容易防止電池發生不適當的短路,這將使純電動車的安全性比以往有更大的提升。
全固態電池為何能成為游戲規則改變者
全固態電池比鋰離子電池更安全,更具有抗劣化、體積更小、容量更大的可能性。如果將具備這些特點的全固態電池安裝在純電動車上,那么純電動車的魅力將會更大。
可以說電池是純電動車的核心。隨著電池的發展,純電動車可以在性能方面超越燃油車。并且如果純電動車可以實現頻繁快速充電的話,那么充電就會像在加油站加油一樣簡單。電池老化程度較小也會對保值率產生積極影響,隨著純電動車二手車市場的活躍,購買純電動車應該會成為更加親民的選項。正因為如此,全固態電池的發展才有可能成為汽車行業的游戲規則改變者。
Honda向理想中的下一代電池發起挑戰
雖然全固態電池益處頗多,但開發固態電解質的材料并不是那么簡單的。
Honda在化學領域的知識和專有技術有限,但從大約10年前就開始了全固態電池的基礎研究。目前Honda正致力于技術開發,以確保實現車載電池的適當尺寸及性能。
“Honda是一家既能研發又能量產的制造商。在安裝全固態電池的車輛規格確定之前,生產技術開發部門也參與策劃,通過在開發初期階段就將具有競爭力的量產制造方法納入前提條件,可以有效地推進全固態電池的材料開發。此外我們在類似技術——氫燃料電池領域擁有著相關技術積累?!?br style="box-sizing: border-box; font-size: 0px; line-height: 0;"/>
帶領全固態電池開發團隊的梅津健太這樣說道。Honda具有長期的氫燃料電池開發技術和業績,在這一領域積累的經驗也可以應用于全固態電池的開發。除了這一核心優勢外,Honda在全固態電池基礎研究技術方面有了10年的積累,也已經有了測試模型的開發目標。盡管如此,要實現實用化,還有很多障礙需要跨越。
開發就是不斷接受新的挑戰。踏實解決課題才是根本
開發團隊并非在紙上談兵。實現從零到一才是Honda的真正的姿態。
“有時,實驗室的試制不能達到預期的性能。此外,電池性能與材料和制造工藝的因果關系不明確的時候也不在少數。開發的要點在于有效地闡明其原理,找到恰當的應對方法。”
如上所述,全固態電池技術開發就像是一項在未開發的土地上尋找目的地的新挑戰。
“我也不知道正確答案是什么。及時地將產品投入市場需要遵守開發時間表,但如果只是催促團隊‘快點’,大家都會很為難。我的工作是對作業進行有組織的補充,實現驗證等的自動化,并一步一步積累知識和經驗。我認為像這樣踏踏實實地解決課題才是一條捷徑。”
搭載全固態電池的未來汽車示意圖
千里之行,始于足下。將會誕生的Honda全固態電池汽車在續航里程和充電速度方面將與傳統純電動車有明顯區別。在有如此高的性能的同時電池本身也是緊湊型的??梢詫崿F寬敞的車內空間和新穎的設計。并且電池的采購成本比以前便宜,所以汽車的定價很有可能會更加親民。
“而且,在耐久性方面,全固態電池比液態電池更不易老化,因此應該能夠防止被認為是純電動車瓶頸的資產價值的下跌。我們的目標是在2024年開始試制量產?!盚onda夢想成真也應該會使顧客受益。Honda在研究設施中不斷驗證技術和生產,并且提出了一項目標——要投資約430億日元于2024年春季建立實驗生產線,并在21世紀20年代后半期推出搭載全固態電池的純電動車。Honda自1948年創立以來,就不斷的進行創新。帶著這樣的想法,開發團隊將不斷迎接挑戰。