2028年将實作量産 日産固态電池全解析

[愛卡汽車 技術解析 原創]

4月8日，日産汽車線上上召開了全固态電池技術說明會。會上，日産官方明确了該公司全固态電池的未來規劃及具體時間節點。據介紹，該公司的全固态電池将于年内展開實驗室級别的可行性研究，并将于2024年在日本橫濱建立首家全固态電池試點工廠，而首款搭載固态電池的量産車有望于2028年正式推向市場。

重量輕、充電快、更安全

與使用有機溶劑電解液的液态電池相比，固态電池的優勢顯而易見，首當其沖的就是可以大幅提升能量密度。以目前的技術水準，特斯拉的4860電池和将能量密度提升至300Wh/kg已屬于業界天花闆的存在。而對于固态電池來說，能量密度突破400Wh/kg大關也隻是入門水準，據此次活動上日産高管披露，未來正式量産并投入商業化應用的固态電池能量密度有望達到1000Wh/kg。這不僅意味着車輛續航裡程的提升，對于同等容量的液态和固态電池組，後者的重量體積将比前者小得多。

對于中大型純電動車來說，作為動力系統中最重、也是最難布局的電池組一旦成功“減肥”，或意味着底盤布局、乘坐空間及整車在操控方面的全面改善。由于廠商再也不必為整車的輕量化一擲千金，是以新車研發成本也會明顯降低。

此外，由于固态電解質的實體和化學特性都比液體穩定的多，是以其運送電荷能力更高，受溫度等外界環境影響更小。這也就意味着，搭載全固态電池的純電車型将在一定程度上解決冬季車輛續航裡程下降、高負荷工況過熱等長久困擾純電車的頑疾。不僅如此，随着高壓快充補能設施的普及，固态電池穩定的性質也能更大限度的發揮相關設施的性能。按照目前的技術水準，快充設施的平均充電功率在150kW上下，但日産對其固态電池充電設施充電功率的目标值高達350kW。據悉，日産已經完成了1000Wh/L級電極的充放電性能實測，在25℃下能在15分鐘時間内從15%充電到80%。根據“日産汽車2030願景”中的規劃，未來搭載全固态電池的車型充電時間有望縮短至目前該品牌電動車的三分之一。

最後，由于全固态電池受溫度影響較小，這也就避免了液态電池的锂離子在反複充電過程中産生锂枝晶并穿透電池隔膜引發自燃，是以其安全性明顯提升。即使如此，由于固态電池的能量密度更高，并且内部的硫化物一旦混入異物或與空氣接觸，很容易形成硫化氫等劇毒易瓦斯體，進而引發爆炸。是以，日産方面也坦言在正式投産前，将針對固态電池進行穿刺試驗等一系列安全驗證。

制造難、成本高，全固态電池的兩大難題

盡管與傳統的液态锂離子電池比，全固态電池的優勢相當明顯。但日産的技術負責人在此次的技術解析會上坦言，目前全固态電池距大規模量産裝車，還有不少技術難題。首先是在技術層面，固态電池需要将多層電芯均勻疊放，一旦每層之間受力不均或沒有充分考慮電池充放電引發的體積變化，就會導緻電荷局部堆積，嚴重時可能引發短路。不過，得益于日産在聆風（LEAF）電動車多年積累的軟包锂離子電池制造經驗，其高精度、高速電極層疊技術對固态電池制造方面有一定的借鑒意義。

此外，受全球通脹、俄烏沖突持續等外界因素影響，目前用于制造電極的钴等金屬材料價格飛漲，這使得固态電池本來就居高不下的制造成本雪上加霜。受此影響，日産目前重要的研究方向就是開發錳等售價較為低廉的代替材料。為此，該公司還與NASA、加州大學聖疊戈分校等科研機構展開合作，運用MI（材料資訊學）、人工智能等前沿技術在浩如煙海的備選材料中找到最适合全固态電池的解決方案。據日産官方在解析會上透露，該公司目标是在2028年将固态電池制造成本降至75美元（約合477元人民币）/kWh，與目前的液态锂離子電池成本相當。

編輯總結：相比于大力布局電動車的寶馬、豐田等車企，日産近些年在電動化的布局上表現得不溫不火，除了一再推遲傳遞的純電SUV Ariya和現有車型的e-POWER車款，似乎鮮有動作。正因如此，此次猶如“憋大招”的固态電池釋出會才更令人倍感驚訝。相比于同樣緻力于固态電池技術的豐田及重多中國車企，日産的規劃顯得相當激進。不僅直接跳過半固态電池技術，且将不會采用豐田“混動車先行”的保守方案，而是一步到位，直接量産全固态電池的純電車型，一旦該規劃順利執行落地，日産無疑将從傳統車企電動化的跟随者變成引領者。

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