文/王新喜
根據(jù)IT之家綜合《日經(jīng)亞洲》與《日刊工業(yè)新聞》兩家日媒報道,日產(chǎn)今年 4 月在其橫濱工廠的試產(chǎn)線上完成了車用全固態(tài)電池原型測試。
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該樣品由 23 層電芯組成,充放電特性符合設(shè)計規(guī)格,包括能量密度、充電用時、循環(huán)耐久在內(nèi)的多項參數(shù)遠超目前的車用液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池。
日產(chǎn)計劃在 2026 財年確認車用全固態(tài)電池的電芯堆疊層數(shù),并推進電池模塊設(shè)計和原型制作,為 2028 財年的商業(yè)化做好準備。
對于這個消息,國內(nèi)的第一反應(yīng)是不屑一顧,“又是固態(tài)電池?畫餅畫了十年了。”、“恭喜恭喜,PPT做的不錯。”
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畢竟,早在2023年2月,日產(chǎn)就首家宣布固態(tài)電池研發(fā)成功。
日產(chǎn)固態(tài)電池完成驗證,或解決了讓中日韓頭疼的難題
固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池,固態(tài)電解質(zhì)具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端,傳導(dǎo)更大的電流,進而提升電池容量。
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早在2023年,日產(chǎn)宣布其固態(tài)電池完全去除了電池中的液體元素,將大大提高存儲和電力傳輸?shù)男省2粌H比鋰電池節(jié)省50%的成本,還將能源密度提高一倍,充電速度提高三倍。
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但我們知道,從電解液從液態(tài)變成固態(tài)的過程,存在于固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率低、固-固界面穩(wěn)定性差、金屬負極以及鋰枝晶的生長問題。
這些技術(shù)問題影響了電池的充放電速度、容量保持率和循環(huán)壽命,是實現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵障礙,也是中日韓都頭疼的難題。
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而這次日產(chǎn)在橫濱的試產(chǎn)線上,真的把一塊實車尺寸的全固態(tài)電池組跑通了全部測試。
不是實驗室里的一顆小電芯,是能塞進發(fā)動機艙的整包電池,他們的目標是2028年,量產(chǎn)裝車。
這意味著日產(chǎn)或已解決固態(tài)電池的技術(shù)難題。
我們知道,全固態(tài)電池和傳統(tǒng)鋰離子電池相比,典型特征是里面沒有任何液體,而是全固態(tài)物質(zhì),相對液態(tài)電池,充電速度更快、安全性更高。
同時,它設(shè)計自由度高,便于小型化、輕量化,能抑制副反應(yīng),耐高溫,性能上限更高。
日產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示,其試制電池單位體積容量是現(xiàn)有鋰離子電池的2倍,續(xù)航翻倍,充電時間僅為原來的1/3,火災(zāi)風險幾乎為零,被公認為新一代電池“最有力候選”。
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同樣大小的電池包,固態(tài)電池儲電量翻一倍,意味著現(xiàn)在你的電車冬天跑400,換上它,實打?qū)嵎叮由?0分鐘的充電時間,從零到80%,泡一碗泡面的功夫。
這意味著長途出行,補能焦慮基本消失了,服務(wù)區(qū)搶充電樁打架這種事,以后可能只存在于回憶里。
不過,對于日產(chǎn)來說,成本這一關(guān)最難過。
日產(chǎn)內(nèi)部算過賬:以現(xiàn)在的條件造一輛全固態(tài)電池車,光電池成本就要1億日元,折合人民幣434萬多。
這價錢都能買幾臺頂配的燃油大排量了,四百多萬,也夠在你老家買三套房。普通消費者誰受得了?
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日產(chǎn)接下來要做的事就是把成本從天價打到地上。他們已經(jīng)拉上美國一家公司,死磕一種叫“干法電極”的低成本工藝。說白了,就是在搶時間。
固態(tài)電池日本能做出來,本身就是最大的門檻。
早在2025年10月,一份日產(chǎn)全固態(tài)電池專利流出。
這個專利,沒講離子導(dǎo)率、能量密度、界面阻抗,而是在研究一個很多人沒注意過的細節(jié):輥壓時電池邊緣會不會裂開。
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在固態(tài)電池的制造過程里,輥壓是一個必經(jīng)環(huán)節(jié),需要把正極層、電解質(zhì)層、負極層壓實,以提高接觸、降低阻抗。
但全固態(tài)電池不像液態(tài)電池那樣有電解液緩沖,層與層之間是脆性的,“邊緣”往往是最脆弱的部分。
輥壓過程中,壓力分布不是均勻的,傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)下,支承框太硬了,受力集中點就在邊緣,一壓就碎了。
太軟也不太行,會導(dǎo)致正極層與框之間的載荷不同步,正極金屬箔被拉伸不均,一旦受力不均,很容易在邊緣開裂、起波紋。
日產(chǎn)的方案是在電極外側(cè)加了一個絕緣支承框,它的剛度分布是特意設(shè)計過的---四個邊的硬度,并不一樣。
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縱向兩邊(也就是輥壓方向的起點和終點)相對更“軟”,橫向兩邊相對更“硬”。輥壓從軟邊開始、到硬邊結(jié)束,這樣既能避免開裂,又能防止邊緣起波紋。
日產(chǎn)的這套差異化剛度,讓壓力像“過渡層”一樣平滑傳遞。從中你能感覺到他們在思考的不是實驗室里的性能,而是生產(chǎn)線上的良率。
輥壓這件事,一旦不穩(wěn)定,哪怕電化學(xué)性能再好,也沒法量產(chǎn)。
因此,很多技術(shù)聽起來都很美,但能不能從實驗室走出來、做成可測試的原型、再變成能上路的車,中間差著十萬八千里。
日產(chǎn)現(xiàn)在或許在證明一件事:這條路在技術(shù)上是走得通的,不是純PPT。
不要輕視日產(chǎn),固態(tài)電池能夠成功,誰成功很重要
因此,對于日產(chǎn)固態(tài)電池推進,我們不要輕視,而是要正視。
中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高曾提到一個重要趨勢判斷:現(xiàn)在全球已經(jīng)有無數(shù)人投入到了這場創(chuàng)新運動,隨著CHATGPT技術(shù)的出現(xiàn),對新材料的探索效率極大提高,開發(fā)的周期能夠縮短,通過全球的努力,全固態(tài)電池能夠取得成功。
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全固態(tài)電池如果能夠成功,但是不是中國廠商做成功很關(guān)鍵。
從路線來看,日本押注硫化物路線,中國在硫化物、氧化物和聚合物三條路線上都有推進,中國基于成本考慮,是從半固態(tài)過渡到固態(tài)。相對而言,中國的路線更穩(wěn)妥,過渡更自然。
國產(chǎn)電池這邊,寧德時代凝聚態(tài)電池已經(jīng)發(fā)布,比亞迪也在鋪固態(tài)電池的專利。
我們知道,固態(tài)電池的難題難在材料與制造工藝環(huán)節(jié),如材料粉末制備、干燥、燒結(jié)等,且制造難度較大。
根據(jù)清陶能源的說法,前段勻漿、涂布、滾壓工藝都要改動,全固態(tài)電池在產(chǎn)線設(shè)備上大約要做出70%的調(diào)整。
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早在去年12月,國內(nèi)首條全固態(tài)電池生產(chǎn)線的曝光,它就是在生產(chǎn)線上進行了革新,把在負極制造環(huán)節(jié)傳統(tǒng)液態(tài)電池需要的原漿、涂布、滾壓三道獨立工序,通過干法工藝則直接將原有工序“三合一”,既降低能耗又提升了效率。
中日韓都在跟這張牌,從成本來說,中國優(yōu)勢最大。
畢竟,中國已經(jīng)形成了一個強大的電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)——從上游材料、中游制造到下游應(yīng)用都有,降本優(yōu)勢在中方一側(cè),但日本在專利層面更強。
誰先把成本打穿、先把技術(shù)難題解決,把量產(chǎn)時間表兌現(xiàn),誰就能拿走下一輪電動車定義權(quán)。
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在歐陽明高教授看來,經(jīng)過全球的努力,固態(tài)電池能夠成功。但對我們來說,是不是中國成功更重要。
如果在固態(tài)電池領(lǐng)域,國內(nèi)沒有搶到先機,在固態(tài)電池的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)或?qū)⑹苤朴谌耍瑖鴥?nèi)建立起來的電車優(yōu)勢可能要被打掉一部分。
在目前來看,國內(nèi)似乎所有的大廠都在卷閃充,通過深度挖掘并優(yōu)化了現(xiàn)有液態(tài)鋰電池的極限潛力,實現(xiàn)讓“充電像加油一樣快”,從而解決消費者的補能焦慮,但似乎忘了固態(tài)電池才是穩(wěn)妥與安全的終極解決方案。
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或許在大廠看來,固態(tài)電池距離量產(chǎn)裝車還很遙遠,各種技術(shù)還不成熟,可以慢慢來,但是我們不要低估日本車企在新能源車第二階段彎道超車的決心。
爭奪固態(tài)電池的領(lǐng)先主導(dǎo)權(quán),或該是國內(nèi)大廠必要的一種覺悟,這或也是中國的新能源廠商能是否能在第二階段取得領(lǐng)先的關(guān)鍵一步。
在固態(tài)電池上,我們要有終局思維,廠商們在固態(tài)電池的投入與推進上,該有緊迫感與危機感了。
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