摘要：丰田汽车作为全球拥有固态电池相关专利最多的车企，近日对外宣布预计最早于2027年向市场投放配备“全固态电池”的纯电动汽车。近日，固态电池产业化发展又一次受到资本市场的关注。丰田汽车对外宣布了其在制造固态电池技术上的重大突破。丰田公司碳中和研发中心总裁海田敬二表示，已经找到了新的方法，可以制造出充电10分钟续航里程1200公里的固态电池，延长至现有EV装配电池的2.4倍，而且通过简化制造固态电池所用材料的生产过程，丰田制造的固态电池的体积、重量、价格较现有电池都有望可以减半。此外，丰田宣布将在2027-2028年实现全固态电池技术商业化，并向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车。丰田已提出扩充EV，虽然2022年的世界销量只有大约2万辆，但丰田提出“2026年之前达到年销量150万辆，2030年之前实现年销量350万辆”。固态电池优势显现，安全性和能量密度在理论上远超目前EV主流的液态锂离子电池。固态电池指采用固态电解质的锂离子电池。与目前主流的液态锂离子电池的主要不同在于电解质，固态电池采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，具有锂离子传输功能和隔膜功能，可用来替代液态锂离子电池中由溶剂、锂盐、添加剂组成的电解液。固态电池的优势包括充电速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高。在能量密度方面，固态电池若采用高镍三元+金属锂的材料体系，正负极间距将大幅缩减，电芯能量密度有望超过400Wh/kg，续航将获得重大提升。因此固态电池约是目前铁锂电池的2倍，对应续航1000-1500km；磷酸铁锂电池的能量密度在200wh/kg左右，对应续航300-500km；三元电池的能量密度在250wh/kg左右，对应续航500-700km。在安全方面，液态锂电池电解液中的有机溶剂易燃烧、腐蚀性较高，而且抗氧化性较差，无法解决锂枝晶问题，同时存在热失控风险，分解温度约为200℃。而固态电池采用固态电解质将易燃的电解液替代，基本上避免锂枝晶导致电池内部短路；固态电池具有更好的热稳定性，其电解质不可燃，无腐蚀，无挥发，分解温度大幅提升，因此能够在更高倍率和更高温度运行。固态电池作为一种使用固态电极和电解质的电池，核心技术待解，其研发难度和成本远超目前EV主流的液态锂离子电池。与液态锂离子电池采用液体或凝胶形态的电解质不同，固态电池需要解决电极与电解质之间的固-固接触，离子导电率低、界面稳定性差、循环寿命短等问题。固态电池导电率最高的硫化物电解质的生产需要将粉末材料通过高压一次性压实，以保证电池内的固体材料界面能合理接触。理想压力条件达到100个大气压以上，否则难以保证固态电解质界面的一致性。另一方面，固-固接触为刚性接触，在固态电池的循环过程中，容易造电极颗粒之间以及电极颗粒与电解质接触变差，造成应力堆积，导致电化学性能衰减，甚至出现裂缝，从而导致容量迅速衰减和循环寿命缩短。因此，解决固-固接触问题，提高电极与电解质之间的界面接触质量，是固态电池研发过程中必须要克服的重要难题。此外，全固态电池技术尚处起步阶段，短期内成本无法大幅下降，迈向大规模商业化应用存在一定距离。中国动力电池企业需重视丰田在固态电池技术上的突破，加速向新能源产业下一阶段迈进。在中国，因为技术难度和生产成本，电池企业目前普遍选择“从液态到半固态再到固态”的渐进式发展路线。中国在新能源汽车液态电池领域取得领先，但总体在固态电池的研发进度与重视程度上还不够。在现阶段，部分厂商对固态电池商用化路线保持谨慎的态度并表示，首先，国内主流的电动汽车首先看中的是成本，固态电池的制造成本较高，目前难以与传统液态锂离子电池相比，未来固态电池路线是否能够帮助车场降低实际成本还有待考量。其次，固态电池的生产工艺和设备还需要进一步完善和优化。另外，固态电池的长期稳定性和耐久性仍需进一步验证。然而中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高曾指出,全固态电池技术虽然目前仍然面临着很多挑战，但仍然是我们值得去追求的目标。这个目标不是短期的，可以看作是面向2030年值得创新的目标，关乎中国在新能源领域的综合实力，同时强调要对这一技术路线高度重视。

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