纯电车将迎爆发期 全固态电池赶得上吗？

全固态电池是日本车厂力推的纯电动车(BEV)续航焦虑与提升安全的解决方案。不过目前看来，研发时程是否能赶上纯电动车大规模普及的时机，还有待考验。

全固态电池真正能搭载于量产型纯电动车之前，还有其他的电池技术正在发展，例如乾电极、锂硫电池等。如果其他的电池技术更早实用化，且在成本或续航力具备一定水准，全固态电池就有可能被挤到利基市场。

全固态电池量产　恐赶不上纯电动车大幅成长期

欧美车厂较倾向于把全固态电池的技术突破，仰赖电池新创来进行，例如大众汽车(VW)主要靠美国新创QuantumScape，BMW主要仰赖美国新创Solid Power，奔驰(Mercedes-Benz)及Stellantis则出资美国新创Factorial Energy。

相较之下，丰田(Toyota)、本田(Honda)、日产(Nissan)等日本车厂，则更直接参与全固态电池的研发，把全固态电池视为纯电动车续航焦虑与安全性的终极解决方案，也是日厂在纯电动车市场翻转游戏规则的机会。

不过，依照目前纯电动车的成长速度来看，不少报告预估，2030年全球新车中纯电动车的占比，将从目前的个位数百分比，上冲到30%。如此一来，2020年代中期有可能就是纯电动车厂抢占市场的关键时期。要透过全固态电池抢占市场，就应该在2020年代中期、也就是2025年左右部署。

然而现在日本各车厂的全固态电池研发进度，未必能够赶在2025年左右，让全固态电池实际搭载于量产型纯电动车。

例如看起来进度最快的丰田，虽然仍坚持最晚在2025年左右可让全固态电池实用化，但丰田也已表示，全固态电池将先搭在于量产型的油电混合车，而不是纯电动车。

这代表全固态电池即使号称可以实用化，但因技术问题，在2025年应该还无法在纯电动车上实际使用。丰田豪华轿车品牌Lexus也预计会搭载全固态电池，但会比丰田的油电车更晚。

日经新闻(Nikkei)报导，近来全固态电池真正量产的预估时程，已出现2028年或2030年的说法。

例如日产在2021年11月宣布，搭载全固态电池的纯电动车，将在2028年度(2028/4~2029/3)量产。本田则表示，全固态电池的发展预定2022年内设立电极材料混合提炼的制程，并将投资430亿日圆在2024年春于日本栃木县樱市设立试验产线，预计2020年代后半搭载于原型车，大规模量产上车可能在2030~2032年左右。

在2011年研发出高传导性硫化物固态电解质的东京工业大学特聘教授菅野了次指出，2030年量产全固态电池的估计，正符合研发开开始时所设想的时间表。

他认为硫化物固态电解质的全固态电池，长年来的课题包括电极与固态电解质的密合，以及固态电解质的耐水性等，这些问题的解决，正一步一步地取得进展，并没有无法解决的重大障碍。

这就跟液态电解质的锂离子电池一样，多个项目的改进慢慢累积，量产的障碍会在突然间顺利排除。

丰田、本田硫化物外其他尝试　日产在电解质先锁定LGPS

菅野了次与丰田汽车的团队，正在研发硫化物电解质的全固态电池，但同时也在研究聚合物类的电解质。

在其他车厂方面，本田的全固态电池量产时间，应在2030年左右，目前聚焦于硫化物固态电解质，不过也同时研究聚合物与氧化物组合起来的材料。

至于日产的全固态电池，已决定不使用现在主流的锂离子三元电池的正极材料镍锰钴(NMC)，而是全新的材料，不过详情还不明朗。

日产于2022年4月8日，在日本神奈川县横须贺市的日产综合研究所内，首次公开了全固态电池层压式电芯的试作生产设备。

日产表示，研发中的全固态电池的能量密度，将达到既有液态锂离子电池的2倍，能缩短充电时间至原来的3分之1，并以更低廉的材料组合降低电池成本，量产后搭载于轿车、皮卡等多类型的纯电动车。且预计到2028年度，平均1 kWh成本可压低到75美元，未来可降到65美元，使纯电动车成本降到燃油车的水准。

根据Monoist报导，日产的全固态电池，采用硫化物LGPS(锂锗磷硫)作为全固态的电解质，不过即使在硫化物LGPS之下也还有很多组成的模式，将在试行量产时再做调整，因此目前仍有未确定的部分。

但日产指出，现在与美国太空总署(NASA)等的外部合作也进行中，如果能照2024年度试产、2028年度实际搭载于纯电动车的时间表执行，应可在竞争中占据有利位置。

如果全固态电池发展不顺　必须回头顾好液态锂离子电池

全固态电池如果没有赶上纯电动车普及过程中的快速成长期，在其他电池技术抢占纯电动车市场之后，有可能在车用驱动电池的整体市场中，变成利基市场之类的产品。这样一来，日本各大车厂想藉由全固态电池一举翻转纯电动车市场的设想就会受挫。

因此，其他电池技术也应该考虑。这在日本政府的蓄电池产业战略中，也可看到日本有可能正在准备全固态电池之外的B计划。

路透(Reuters)报导，日本经产省(METI)在2022年3月28日的蓄电池产业官民协议会中，修正了集中投资于全固态电池的战略，转为优先强化液态电解质锂离子蓄电池的生产基础。

日本经产省认为，液态锂离子电池的优势目前仍在持续，日本在液态锂离子电池的市占，已被国内与韩国超越，因此有必要由政府出面支持。

日本经产省的蓄电池产业战略分为三个阶段。第一阶段，将以大规模投资支持液态锂离子电池的生产基础。其次的第二阶段，将促进日本液态锂离子电池向海外市场扩张。

第三阶段，将投资次时代电池技术，包括技术课题仍有待解决的全固态电池，以便于抢攻市场。

具体策略将由官民协议会持续讨论，并于2022年夏做出结论。

由此可见，由于日厂的电池市占已节节后退，全固态电池的真正量产也可能不如预期，因此日本官方将调整集中补贴全固态电池的既有方针，针对液态锂离子电池的生产设备投资，官方将进行大规模补助。至于全固态电池等次时代电池技术，官方的补贴顺序将放在液态锂离子电池之后。

乾电极、锂硫电池等其他电池技术　也具有潜力

在目前已量产的液态锂离子电池，以及研发中的全固态电池之外，仍有其他车用电池的技术在发展中。

例如Tesla与大众汽车正在发展的乾电极(Dry Battery Electrode)技术，可以不需要50~100米长的液态接着剂乾燥产线，节省的整体产线空间，降低设备投资与能源消耗。

Tesla在2019年购并的美国储能技术厂Maxwell Technologies后，取得乾电极技术并持续发展，预计将引进到刚开业的柏林超级工厂(Gigafactory Berlin-Brandenburg)。

大众汽车在2022年1月宣布投资美国电池新创24M Technologies，取得25%股权，出资额约数亿美元，成为24M的最大股东。24M的乾电极技术，可以减少40%的设备面积，而且不需要使用乾燥炉，因而省下大量能源花费，削减生产过程的排碳量。

大众汽车预计，这项技术可在2020年代后半量产。这是全固态电池之外的又一种具实用化潜力的电池技术。

国内远景集团与日产汽车出资的Envision AESC，也正着手开发乾电极。预计2025~2026年左右，将把乾电极技术引进Envision AESC位于日本茨城县的电池工厂。

此外，原本使用期限短的锂硫电池(Li-S Battery)，根据Nikkei Electronics报导，已大幅突破技术限制，能够重复使用1,000次以上，而且已同时发展液态电解质与固态电解质两个方向。锂硫电池已吸引好几家电动车厂、甚至航空业者波音(Boeing)的投资。

锂硫电池目前研发进度最快的，应该是澳大利亚电池新创Li-S Energy，目标2023年投入纯电动车与无人电动航空载具的市场。美国的Lyten，预计2025~2026年投入纯电动车与电动航空载具市场。重复使用最高1,400次的实验纪录就是由Lyten创下，能量密度具有达到900 Wh/kg的潜力。

韩国的乐金能源解决方案(LGES)，有可能在2025~2027年把锂硫电池投入电动航空载具市场。日厂GS汤浅(GS Yuasa)的目标是2030年投入无人机与混合动力航空载具的市场。

责任编辑：舒能翊