為了挽回「在純電動汽車(EV)領域落後」這一被動局面，豐田又一次採取了行動。2023年10月12日，豐田宣佈為實現純電動汽車用全固態電池的量産化，將與出光興産攜手(圖1)。雙方將為開發固體電解質的量産技術、提高生産效率和構築供應鏈而展開合作。借助此舉，豐田將確保實現2027年至2028年向市場投放搭載全固態電池的純電動汽車。

     

圖1 為實現全固態電池量産而聯手的豐田和出光興産 左為豐田社長 佐藤恒治，右為出光興産社長 木藤俊一(日經XTECH)

      各界對全固態電池的關注度很高(圖2)。原因是，與現行的液態鋰離子可充式電池(以下簡稱：液態電池)相比，不僅續航距離更長，而且充電時間也能縮短。為此，甚至有觀點預測，對於在純電動汽車的全球份額上落後的豐田來説，將成為「救世主」。

   

圖2 全固態電池的試製品(豐田提供)

     

      在此背景下，記者向出席記者會的豐田社長佐藤恒治提出了直截了當的問題。那就是，豐田將全固態電池投入實用化之後，能否成為反超美國特斯拉（Tesla）和中國比亞迪（BYD）的純電動汽車的決定性一擊？佐藤社長這樣回答：

   

      「我認為全固定電池的需求在構建多樣化商品力方面是非常重要的因素。但是，用戶所追求的汽車的魅力總體上如何變化，將在決定最終的商品力方面成為重要因素。這並非由電池本身決定。不只是續航距離和充電性能，還有如何不斷創造作為純電動汽車而提供的附加價值(很重要)」。

  

      「例如，包括進一步提升作為軟體定義汽車（Software Define Vehicle：SDV）的附加值、以及強化能源管理、追求汽車的作為移動出行工具而廣泛使用的形象等在內，我認為全面地提高商品力非常重要」。

     

      全固態電池可以實現什麼樣的純電動汽車？

  

      佐藤社長給出的是一個非常冷靜的回答。但是，考慮到全固態電池潛在的高性能，也給人以過於保守的感覺。不出所料，將全固態電池視為「遊戲規則改變者」的汽車領域記者向佐藤社長提出了如果充分利用全固態電池、將能製造出擁有怎樣吸引力的汽車的問題。

   

      佐藤社長表示：「一直以來，（我們）執著于‘造車企業製造的純電動汽車’，進行了各種嘗試。如果將全固態電池這一因素加入，我認為汽車將發生若干巨大的範式轉變(Paradigm change)。其一是可以將能量密度設定得比液態電池更高，因此可以提高純電動汽車的基本素質。例如與徹底依賴空氣動力的汽車開發相比，可以獲得更多一些自由，更容易實施充滿魅力的設計，或者設計有利於整個車內的配套空間。」

  

      「在製造滿足用戶期待的具有魅力的汽車方面，‘最優先課題’仍然是外觀漂亮、行駛和性能優良。這種自由度不斷提高，將帶來作為汽車廠商追求精益求精之際的優勢」

  

      「能量密度越是提高，體積效率越高，因此配套的自由度也就越高。將不斷造出能獲得低重心且巨大的車內空間、佈局自由的純電動汽車。因此，使用全固態電池的汽車或越來越多」。

  

      「由於充放電特性提高，電能交換的速度隨之提高。也就是説，充電時間較長的商用車用途也將出現（能夠使用全固態電池）的可能性。如此一來，純電動汽車可使用的領域將隨之擴大。不僅是乘用車，將在包括商用車在內的廣泛領域産生移動出行的變化」。

  

      但是，佐藤社長雖然承認全固態電池是「巨大的變化」，但並未改變這並不能支撐純電動汽車的全部競爭力這一看法。

  

      「無論如何，電池本身並不能從根本上決定汽車的價值。最終，有必要發揮全固態電池的優勢，持續努力提高作為汽車的吸引力。從某種意義上講，我們希望捕捉到能夠帶來巨大變化的技術，開發可以發揮其優點的汽車」。

  

      那麼，豐田今後打算在多大程度上使用全固態電池呢？在多少年裏以多大的比例使用呢？記者詢問了佐藤社長。

  

      將來會普及到什麼程度？

   

圖3 全固態電池的優勢 由於離子電導率高，具有充電時間短、續航距離長、輸出功率高等特點。(日經XTECH拍攝的豐田資料)

     

      這個問題沒有得到正面的回答。首先是在發揮優勢的同時挑戰向市場推出全固態電池的階段，至於未來能普及到什麼程度，似乎還有待觀察(圖3)。

  

      佐藤社長回答稱：「首先，我們認為已通過基於實驗室、即基於實證的研發，取得了一定的進展。跨越量産化障礙的挑戰今後還將繼續。在面向量産的驗證工廠中，將進一步加快和推進量産的穩定性相關方面的研究」。

  

      「我們希望不斷加快步伐，以便到2027年至2028年中期盡可能向全球銷售。從電池的生産技術來看，實現達到盈利的量産規模之前的步驟非常重要。第一步就是向全球推出産品。然後力爭量産。也就是説，（我們）今後將進入旨在推動數量增長的(第二)階段」。 

    

      「我認為，從起步階段來看，供應量恐怕不會很大，現在最重要的是首先具體地讓産品問世。接下來就是追求供應量」。

      

      取得了怎樣的突破性進展？

   

      平時發言顯得謹慎的豐田這次明確提出了實用化的具體目標時間，從這一點來看，該公司對全固態電池向市場投放相當具有信心。其背景是技術上的突破性進展（breakthrough）。這到底是什麼樣的進展呢？豐田CN先行開發中心的負責人海田啓司進行了説明：

     

      「(全固態電池)由於電解質屬於固體，存在容易出現裂縫的課題。一旦出現裂縫，離子的路徑就會完全斷絕。為了防止這種情況，必須避免正極、隔離層、負極和各活性物質之間産生裂縫。即使是同樣的裂縫，性質和原因也不相同，其原因有3個。實現緊密貼合、使固體電解質變得強韌、擁有應對膨脹收縮的技術等的技術將成為突破性進展」。

    

      「目前，關於這些突破性進展，處於在一定程度上已具備技術的基本眉目的狀態。因此，可以説將在2027年至2028年之間挑戰實際應用。之後，我們將穩步朝著量産化的方向採取行動」。

  

      「即使只是2027年到2028年(的實用化的挑戰階段)，也需要開發各種新技術，在一定程度上擴大規模，並確保做到這一點。與出光興産合作也是其中一項(舉措)。必須充分打造好供應鏈」。

    

      佐藤社長對於這個問題進行了補充回答：

   

      「我認為，在全固態電池的突破性進展中，耐久性尤為重要。出光興産的固體電解質可以借助強韌、即柔軟的成分生産。這是非常重要的一點。雖然之前討論過以各種方式來抑制變形的方法，但高度靈活的固體電解質意味著抑制變形的方法將會改變。如果把電池組也納入視野，毫無疑問其形狀會發生變化。我認為這就是突破性技術」。

    

      「我認為這是兩家企業從材料的入口到電池産品的出口一氣呵成才能取得的突破性進展。此次合作的協同效應在於如何借助從入口到出口一氣呵成做好，來迅速加以實現」。

   

      「這將成為提高日本的國際競爭力的重要項目。要提高合作速度，迅速地不斷改善。從材料開始一氣呵成的做法還有一個好處，即可以回到改善的原點。也就是説，能夠敲定並非在發生某些問題時通過對症治療加以應對、而是追溯到原因、從原點開始進行改善的機制。這意味著這是沒有回頭路的開發。如果沒有回頭路，就會加快速度。這意味著(今後)兩家企業將會採取這樣的行動」。

   

      成本可以降到何種程度？

 

圖4 全固態電池的開發過程 豐田和出光興産自2013年以來，展開了長達10年的聯合研究。(日經XTECH拍攝的豐田資料)

   

      與液態電池相比，全固態電池擁有更高的性能，但在邁向實用化和量産化方面可能成為最大障礙的還是高昂的成本。能將成本降低到什麼程度呢？佐藤社長被問到了其前景的問題。

  

      佐藤社長：「關於成本，與(生産)量當然存在相關性。要力爭普及，如果不能達到相應的産量將很困難。作為第1階段，當前的目標是推進重點放在向世界推出産品這一點上的開發。在此情況下，將具體克服與産量增加之際的生産有關的關鍵點，同時應對2030年以後的量産和商業化」。

  

      「如果基於原理和原則，作為液態電池的構造體和要素，並沒有太大的不同。因此，我們認為在量産和普及的階段，應該具備與液態電池相同的視角，在此基礎上推進開發。在作為屬於最終商品(的純電動汽車)來銷售之際，我們認為應力爭使車輛價格降至與液態電池相同的水準」。

  

      對於這一回答，海田也進行了補充。他再次説明，雖然力爭實現全固態電池的量産，但並不意味著液態電池的可能性就會隨之消失。相反，認為兩種電池會出現圍繞削減成本的競爭。

  

      海田表示：「實際上，液態電池的價格依然很高。因此，雖然目前正在挑戰全固態電池的實用化，但即使是在全固態電池問世之後，也必須不斷改善液態電池的(生産)工序和成本。我認為從成本的角度來看，這是持續改進的液態電池和全固態電池之間的競爭」。

  

      「全固態電池的價格為什麼如此高昂？這是因為背後存在兩種相互衝突的情況，即除了需要製造各種各樣的新材料之外，新材料的成套設備必須不斷擴大規模。但是，在沒有需求的情況下即使擴大規模，最終也是一種浪費的投資。此次，為了克服這一點，豐田加入了出光興産的材料領域，表現出共同推進(開發)的決心」。

  

      「全固態電池價格高的原因在於在根本上與液態電池不同。全固態電池和液態電池均力爭進一步削減成本，將相互切磋，在適當的地方投入合適的電池」。

  

      出光興産的優勢是什麼?

   

      豐田與出光興産展開合作，是因為看重出光興産的關於材料的卓越技術能力(圖4)。那麼，具體來説看重哪些技術呢？佐藤社長這樣回答：

  

      「從我們汽車廠商的角度來看，出光興産的固體電解質的優勢在於掌握了可實現耐水性、離子電導率和柔軟性這三點的製造方法。關於材料的組成有哪些、何種材料搭配多少才是作為固體電解質有效的材料，這種材料成分的領域當然具有技術含量」。

  

      「(不僅如此)使粒子均勻排列，將形成附著性高且容易跟隨形狀變化的柔軟性。另外，如何才能實現抗水性強的製造方法呢？這些方面已成為並非僅由材料組成決定的固體電解質的競爭力源泉。出光興産擁有關於這三個要素的配方，這是其優勢所在」。

  

      海田對此補充道：「出光興産不僅能製造性能良好的材料，而且還能理解豐田輕鬆製造電池且提升性能的方法。在這些智慧財産權以外的領域，兩家企業也有著長達10年的合作關係」。

  

      其他材料的可能性?

 

 

圖5 左起為海田、佐藤社長、木藤社長、出光興産專務中本肇  (日經XTECH)

   

      兩家企業此次展開合作的是琉化物系固體電解質。不過，固體電解質除了琉化物系之外還有其他種類。為什麼豐田會選擇琉化物系呢？海田回答了這個問題(圖5)：

 

     「固體電解質除了與出光興産合作開發的琉化物系之外，還存在與東京工業大學合作開發的LGPS(鋰、鍺、磷、硫)這一類型、結晶物係、氧化物係等多種類型。在這種情況下，我們從作為目標的車輛性能開始倒推，考慮了什麼樣的類型最適合、能最快和最廣泛地發揮作用，最終得出的結論是，希望優先考慮與出光興産正在研發的産品(琉化物系的固體電解質、從總體上考慮，具有優勢)」。

  

      「我們不能説絕對沒有轉向其他材料的可能性，但目前我們希望提高這種材料的水準，穩步推動首先在2027年至2028年之間向市場推出這一挑戰」。

  

      近岡裕 日經XTECH

  

      資料來源：日經XTECH

      https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/00001/08509/

 
        

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