2027年量产！丰田固态电池终结燃油车？

续航里程突破1200公里、10分钟充满80%，成本和体积减半…..最近，丰田频繁放出固态电池的信息，并且宣称他们在固态电池的技术研发方面取得了突破性的进展。

根据丰田的说法，丰田计划在2027年实现固态电池的规模化量产，让丰田在电动化转型中实现“弯道超车”。

但除此之外，丰田没有透露任何固态电池的相关技术细节。所以，这让不少业内人士疑惑：丰田是真有货，还是放卫星？

这不，宁德时代就率先站了出来，表示“不咋信”！

7月6日，在2023中国汽车论坛上，宁德时代首席科学家吴凯就对丰田固态电池提出了两点质疑：

首先，是关于丰田汽车2027年量产固态电池车。

吴凯表示，目前固态电池还有一些核心问题待解，准确量产时间很难预测。言下之意，对于丰田4年后就能实现固态电池量产打了个问号？

不过，业内也普遍认为，固态电池受制于技术难度，大规模风口预计在2025-2030年之间。而丰田说要在2027年实现商业量产，也符合行业内的论断。

其次，是关于丰田汽车的固态电池降本一半。

“电池成本减半听起来让人很兴奋，我也觉得如果真能做到的话，那对整个行业来说绝对是颠覆性的。”吴凯认为，电池成本减半其实很难做到，即使固态电池完全不需要电解液和隔膜，成本也降不了一半。

“所以我不知道他们成本减半的分母是什么，可能他们有一些‘独到之处’，这个我们也在认真分析。”

从吴凯的回应中大体可以听出，对于丰田固态电池突破这个事儿，宁德时代是不咋信的。

要知道，丰田好歹是全球销量排名第一的车企，虽然如今在新能源车市场上的发展速度确实缓慢，但是在固态电池上，人家的专利可是妥妥的第一。

所以，吴凯为什么就不相信丰田能够搞定固态电池呢？电驹小编认为背后可能有两点原因。

第一，固态电池技术却是一个非常“难搞”的技术，它就像是武林江湖中的顶尖秘籍，想要“大成”难于登天。连我宁德时代都搞不定，凭什么你丰田就能搞定？还四年就能量产？所以，宁德时代不信！

第二，宁德时代不愿信。就像我们说的，固态电池技术是新能源市场中最顶尖的“武功秘籍”。毫不夸张的说，谁能习得掌握，谁就能成为未来新能源市场的“武林盟主”。

这不仅将会动摇目前宁德时代在电池领域的大佬地位，甚至会对所有车企和电池厂商进行一次洗牌。从更长远的角度来看，还将真正终结燃油车，加速电动车的普及。

看到这儿，很多人会好奇：固态电池究竟是什么样的“武林秘籍”，竟然有这么大的威力？

什么是固态电池？

固态电池，顾名思义，就是用固态电解质来取代原本的液态电解液，并且还一并取代了液态电池中用来隔绝正负极的隔膜。

固态电池在本质上还是锂离子电池，也就是说，我们依旧可以依据固态电池使用的正负极材料，把它归类到三元锂或者磷酸铁锂电池中。

另外，固态电池其实在我们的生活中被广泛应用了。比如5号、7号电池就是固态电池，只是它们没法靠充电来循环使用罢了。

固态电池有哪些优势？

和目前液态电池相比，固态电池的优势是非常显著的，它的能量密度更高、安全性能更高、循环寿命更长等等。

1、续航焦虑的终结者

液态锂离子电池的能量密度上限被公认为300Wh/kg-400Wh/kg左右。但事实上，目前国内纯电动车，能量密度目前能达到170Wh/kg、180Wh/kg就已经算最优秀。

相较之下，固态电池的能量密度很容易做到300-400wh/kg以上，理论能量密度更高达700Wh/kg，几乎是现在最先进的锂电池数据的一倍。

不仅如此，传统液态锂电池中，需要使用隔膜和电解液，它们加起来占据了锂电池中近40%的体积和25%的质量。而固态不需要隔膜这些，因此正负极之间的距离可以得到进一步缩短到，这样电池的厚度就能大大地降低。

更小的电池体积，更大的能量密度，自然会大大提高续航里程。所以，在续航方面，固态电池能够做到更长，轻松突破1000公里不成问题。

除了能够带来更长的续航里程之外，固态电池还有效的解决了冬季续航打折的难题。

传统液态锂电子电池在低温情况下，电池中的电解液会变的粘稠，电池中的内阻会增加，导致锂离子的运动速度变慢，因此会影响电池性能和容量挥发。这也是为什么现在纯电动车一到冬天，续航就会大幅度打折。

而固态电池中采用了固体电解质，固态形式的电解质不会因为低温而影响电池性能。根据可查阅资料了解到，固态电池能做到从零下40度-100度性能都差不多，不像液态电池到了低温零下20度性能就不好了。

所以，不怕低温的固态电池，自然能够有效解决纯电动车冬季续航打折的痛点了。

2、自燃风险的终结者

我们经常能够在网络上刷到诸如“XX电动车自燃”、“XX电动车碰撞后爆炸”等新闻，很多都是因为液态电池内部的隔膜被刺穿、导致电池短路引起的。

然而，固态电池就没有这方面的烦恼了。与液态电解质相比，固态电解质的最大特点就是它的固态形态。

固态电池由于电极被固态电解质隔开，而且固态电解质本身不易燃、无腐蚀也不挥发，更没有漏液的可能，即便没有隔膜也不容易发生短路。

另外，固态电池内部的电极电子分布更为均匀，减少了锂离子以沉淀方式依附在电极表面形成锂晶枝的可能性。锂晶枝的产生是电池内部短路的一大隐患，固态电池能有效防止其产生，进一步提升了电池的安全性。

所以在理论上，固态电池是可以彻底杜绝电池燃烧、爆炸风险。

3、让电池寿命更长

电池的循环寿命是决定电动车使用寿命的重要指标。

由于液态电解质的化学不稳定，液态电池在反复充放电过程中，电极表面容易产生固态电解质界面（SEI）膜，这种膜会阻碍锂离子的传输，导致电池的容量逐渐衰退。同时，液态电池在充放电过程中，电解质的浓度会发生变化，也会导致电池性能下降。

相较于液态电池，固态电池的电解质化学稳定，不易形成SEI膜，同时，在充放电过程中，固态电解质的浓度保持恒定，不会导致电池性能下降。这些特性使得固态电池的循环寿命得以大幅提高。

据报道，一些研究团队已经成功研发出循环次数超过10000次的固态电池，且其容量衰减率非常低。相较之下，同等条件下普通液态电池循环1200次，而半固态电池常温循环2000次。

电动车的使用寿命得以延长，所带来的扩展优势也是非常明显的。

一来，可以减少频繁更换电池的费用，降低后期售后成本；二来，由于电池的使用寿命延长，电池的废弃量也会降低，这对于环保也是一种重要的贡献；三来，电池寿命更长，对于纯电动车二手车保值率也会带来相应的提升。

从以上来看，固态电池相比液态电池的的优势虽然并不多，但却极其关键。具体来说，就是三个方面：续航更高、安全性更好、寿命更长。这三点恰恰又是目前严重制约纯电动车普及的三大痛点。

所以，业内人士普遍认为：“固态电池普及之日，就是燃油车退出历史舞台之时。”而中科院院士欧阳明高教授曾公开表示：“在现有的各种探索中，最有可能成为下一代动力电池的就是固态锂电池。”

不过，理想丰满，现实骨感。就目前来看，固态电池在实验室与量产之间仍然存在着一个很难逾越的阻碍。这也是宁德时代不认为丰田能够在未来4年实现商业化的原因。

固态电池量产的两道坎

第一道坎：成本太高了！

之所以量产极具困难，很重要的原因是固态电池的成本太高。

第一，是原材料的成本太高，比如锂硫化物的价格是碳酸锂的5-10倍左右；

第二则是全固态电池对于生产环境与原材料纯度的要求太高，导致对于生产设备的投资较高。

基于以上这些情况，日本专业机构估算，全固态电池（硫化物类）的制造成本为每千瓦时6万-35万日元，相当于比现有锂离子电池（1万4000日元）高4-25倍。

所以，这也是为什么宁德时代对丰田固态电池成本减半提出质疑。因为如果固态电池的成本比现有锂电池高出好几倍，那么即使像丰田说的那样成本减半，但实际成本依旧很高。不管是对车企还是消费者而言，都是消费不起的。

第二道坎：技术上的难题

除了成本之外，全固态电池目前仍有不少的技术瓶颈。

据了解，全固态电池如果从电解质的角度来分类，大致可分为硫化物基、氧化物基和聚合物基三类。根据SNE的报告，其每一类电解质都存在着不同的技术问题。

硫化物基电解质具有较好的离子电导率，但化学稳定性较差，在潮湿环境下易与空气中的水和氧气发生反应，产生有毒气体硫化氢。

氧化物基电解质虽然在空气中具有更好的稳定性，但对制造工艺要求很高，需进行高温烧结陶瓷工艺生产，这种制造方法能耗高且耗时长，且超薄固体电解质片的形式，在批量生产上更是十分困难。

而聚合物基电解质相对于其他两种电解质材料而言要容易制造的多，但问题在于，这类电解质在室温下只能提供10-7S/cm离子电导率，甚至远低于液态电解质10-3S/cm的常规离子电导率。此外，聚合物基电解质的耐高压性也较差，只能适配磷酸铁锂阴级，限制了应用聚合物基电解质电池的能量密度。

对此，有不少技术专家认为，完全没有电解液的全固态电池目前技术上还达不到。

一个技术完全意义上的成功，最终是要实现量产，实现普及，这其中的关键点就是成本。

如今纯电动车市场份额不断增长，很重要的一个原因除了诸如续航、充电等技术的不断突破之外，还有就是电动车成本的降低。

相比全固态，半固态更务实

虽然固态电池在量产、成本上面临着很多难题，但是由于固态电池在行业技术变革中的颠覆地位，这一面向未来的赛道早已挤满了各路玩家。

不过，相较于丰田硬刚固态电池，国内厂商显然务实的多，走出了一条“从半固态到全固态”的技术路线。

半固态电池，通俗地说就是是固液混合电解质电池，是指任一侧电极不含液体电解质，另一侧电极含有液态电解质的电池。或单体中固体电解质质量或体积占单体中电解质总质量或总体积之比的一半。

半固态电池可以看作是液态锂离子电池与全固态锂电池的折中方案。

比如续航方面，半固态电池也能有出色表现。目前很多厂商推出的半固态电池也能将续航突破1000公里。

去年国轩推出的360Wh/kg三元半固态电池，续航里程就达到了续航里程 1000 公里。蔚来汽车即将上线的150kWh电池包，就是卫蓝新能源提供的半固态电池。其单体能量密度达也能达到360Wh/kg。根据蔚来CEO李斌透露，搭载该电池包的ET7的续航可超过1000km。

除此之外，在安全性、使用寿命上，半固态电池相比液态电池也有一定程度的提升和改善。比如在寿命上，目前半固态电池常温循环2000次，也要高于普通液态电池循环1200次。当然，和固态电池超10000次的循环次数还无法相比。

更重要的是，虽然半固态电池在性能上不如固态电池，但是在成本上，半固态电池更有优势。

据了解，卫蓝新能源已于去年实现半固态电池量产和批量销售，之所以能快速推向市场，就是因为尽可能地借用现有液态电池装备和工艺，其中仅有10%-20%的工艺设备要求不同，主要包括固态电解质膜引入、原位固化工艺、负极一体化工艺等。

换言之，半固态电池在装配上与现有液态电池生产线有超过80%的兼容性，剩下20%可以通过生产线改造完成，不需要大改就能实现规模化、自动化和高效量产。

所以，相比固态电池高成本和技术难题，半固态电池无疑是当下更加折中的方案。半固态电池在续航、安全性上，都会得到进一步提升，同时又不像固态电池那么高的生产成本以及时间成本。

那么，可能很多人会说了，既然半固态电池在性能方面已经达到我们的实际需求，又何必舍近求远再去搞全固态电池呢？

对此，国轩一位技术人士曾向电驹表示，不同使用情景对产品的续航有不同的要求，不断提高续航是适应不同使用情景需求的基本前提。此外全固态电池技术相比半固态，理论上还有更高的安全优势。因此，国轩仍会积极投入研发资源，推动全固态电池应用落地。

当然，选择“两条腿走路”，既布局半固态电池，又不放弃对于全固态电池的研发的不只是国轩，比如还有宁德时代。

虽然宁德时代主要阵地仍在液态电池，但是半固态电池上也已经早早布局。4月21日宁德时代发布凝聚态电池，单体能量密度达到500Wh/kg，远超现有主流液态电池的能量密度，本质上就是一种半固态电池；

而在固态电池上，宁德时代同样有很强的竞争力。早在2021年，宁德时代就曾表示，已经可以完成固态电池的样品。在今年1月，天眼查显示宁德时代新增了两项有关固态电池的专利，分别为“一种固态电解质的制备方法”和“一种硫化物固态电解质片及其制备方法”，表明了其在固态电池领域的领先优势。

当然，同样也有一部分企业和丰田一样，选择ALL IN固态电池。比如比亚迪，其在前不久的股东大会上就透露了他们有在布局固态电池的产业。据业内人士透露，目前比亚迪有着一支专门研发电池的团队，在固态电池、钠电池等技术路线开展研究。