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日産全固态電池 續航更長 充電更快 成本更低 你想了解的都在這裡

2022年4月11日,日産汽車公司公布了疊層軟包全固态電池(ASSB)電芯的試點生産設施,并計劃于2028年正式投産。并計劃在2024财年在日本橫濱建造試點工廠,在材料、設計和制造技術等方面不斷對試點生産進行研究。

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電池成本方面:計劃到2028财年,全固态電池(ASSB)能夠将電池成本降至每千瓦時75美元(約合477.4元人民币),同時通過不斷的創新,未來将成本進一步降低至每千瓦時65美元(約合413.8元人民币),以實作電動車型和燃油車型的成本平價。

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作為一項足以改變行業的先進技術,全固态電池(ASSB)将進一步加速電動汽車的普及。全固态電池(ASSB)的能量密度接近傳統锂離子電池的兩倍,擁有出色的充、放電性能,将進一步縮短充電時間。同時,由于降低了昂貴原材料的使用率,可将電池成本降至更低。

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日産汽車公司執行副總裁,負責研發與産品開發的中畔邦雄(Kunio Nakaguro)先生表示:“日産汽車通過廣泛的研發工作,積極投身于分子級電池材料的研究、安全且高性能電動車型開發等領域,引領電驅化技術的發展。同時,日産汽車利用電動車型作為儲能電池支援城市的發展。”

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日産汽車公司執行副總裁,負責研發與産品開發的中畔邦雄(Kunio Nakaguro)先生

“日産汽車以往在研發實踐中所積累的知識和經驗,将助力全固态電池(ASSB)的開發。目前,我們已經擁有了重要的技術積累。未來,日産汽車的研發和生産部門将繼續協作,充分利用試點生産設施,加快全固态電池(ASSB)的商業應用,”中畔邦雄(Kunio Nakaguro)先生補充道。

當天日産汽車相關負責人回答了媒體對全固态電池技術提出的問題,以下是采 訪記錄(有删減)。

受訪人:

日産汽車公司執行官、執行副總裁 中畔邦雄 先生

日産汽車公司副總裁、聯盟全球副總裁、日産汽車研究中心負責人 土井三浩 先生

日産汽車公司先進材料加工實驗室副總經理 諸岡正浩 先生

日産汽車公司先進材料加工實驗室專家負責人 新田芳明 先生

日産汽車公司先進電池生産研發部門副總經理 押原建三 先生

日産汽車公司電動汽車系統實驗室進階經理 青谷幸一郎 先生

媒體:全固态電池的優勢是什麼?

土井三浩:謝謝您的提問。搭載了全固态電池車輛的優勢還是能量密度高,行駛裡程更長,同樣裡程下減輕了電池的重量。另外,快充性能非常好,今後包括中國在内提升快充性能很有必要。即使是在高溫情況下也能夠實作快速充電,消費者在使用電動車的時候也更加友善。

還有一點,實際使用中電池會以電池包的形式嵌入到車輛内部,傳統的液态锂離子電池可以在60°、70°的溫度使用,但全固态電池即使是在100°左右的高溫中都可以使用,是以可以減少電池包的冷卻過程,電池包能夠更輕更小。

純電動汽車的電池越輕越小,對于車輛會更加便利。但對于重型車輛而言,需要搭載的電池包也會更多,車輛制造方面也更困難。對于消費者來說,即使是重型車輛,他們也希望擁有與傳統燃油車或混合動力相同的使用體驗,是以為了制造出滿足這種需求的電動汽車,全固态電池這樣的技術必不可少。

媒體:日産汽車的全固态電池,電池密度能做到多少?

土井三浩:從材料組合考慮,電池的能量密度達到1000Wh/L左右已經是極限了。但在實驗中,我們也發現了能達到更高密度的固體材料,但考慮到實際應用中,不能隻追求電池的高能量密度,還要綜合考量快速充電性能、安全性、耐久性、成本等問題,是以實際在商用的時候,1000Wh/L是比較合适的,低溫的時候希望能夠發揮同樣的性能。

媒體:包括豐田在内的車企都曾吐槽固态電池生産成本高,對于日産而言,未來如果想大規模應用的話,應該如何降低電池成本?

土井三浩:謝謝您的問題。不僅是技術因素,成本還涉及到很多方面的問題。在技術方面,由于全固态電池本身的能量密度高,随着機關體積能量密度的提高,我們可以實作電池的小型化,減少了原材料的使用。

另外,目前的液态锂離子電池正極會用到鎳錳钴(NMC)等材料,但随着液态锂離子電池的原材料價格在不斷上漲,今後液态锂離子電池的成本也會不斷升高。是以,全固态電池的正極材料方面,我們現在也在考慮無钴或者少钴,減少稀有金屬材料進行研究。

其實液态锂離子電池和全固态電池都是處于同樣的趨勢。首先我們要找到一個好的正極材料,比如硫磺、錳等常見材料,今後我們要用常見的金屬材料進行不斷地嘗試。這也是全固态電池的優勢之一,它可選的材料非常豐富。

另外,生産工藝也是影響成本的因素之一。全固态電池的生産工藝,有些價格高,有些價格低。比如今天展示給大家的利用“幹式工藝”( dry process)制備正極的視訊,是将活性物質和固态電解質放入有機溶劑中混合制作成泥漿狀物質,利用這種工藝有可能在短期内快速降低成本。

另外,硫化物這類固态電解質本身不喜歡水分,我們需要給它提供一個比較幹燥的環境,這樣需要讓整個生産線處于非常幹燥的狀态,這個過程中可能還要用電、排放二氧化碳等,成本就會增加。是以我們設想可以把一部分的生産線空間進行幹燥處理,這也可以算是一種降低成本的挑戰。是以,在材料、生産工藝等方面,我們尋找降低成本、控制成本的方法。

媒體:預計全固态電池實作商業化還需要比較久的時間,那麼半固态電池的技術路線價值如何?日産有沒有考慮前期先推出一款半固态電池來占領技術高地,之後再按部就班地推出全固态電池?

土井三浩:謝謝您的提問。這種可能性我覺得還是有的,半固态電池方面我們也進行了探讨,但是我們主要的目标還是全固态電池,原因是全固态電池在高溫狀态下也能夠使用,而且充電性能非常好,能夠減少冷卻的工作。為追求整體的優勢,我們也在考慮半固态電池。二者互有利弊,也許半固态電池生産上更容易。但是相反,半固态電池中有液體,有液體存在的話在使用溫度上會有局限性,這是半固态電池面臨的挑戰。是以說現在我們的路線圖主要是考慮全固态電池。據我了解目前中國的一些廠商也在研發半固态電池。

媒體:日産汽車計劃在2024财年在日本橫濱建造全固态電池試點工廠。那麼,能否透露一下日産汽車在全固态電池實作商業化的道路上,下一個重要的裡程碑節點是什麼?同時我也想了解一下全固态電池會率先應用在哪些産品上。

土井三浩:謝謝您的提問。下一個重要的裡程碑階段性目标,我想可能就是2024年在試點工廠制造大尺寸的電池。但在這之前我們可能首先要選擇好材料,可能這是非常重要的一個階段性目标。但是材料方面我們還要做很多細微的調整,但是至少我們要把正極、負極以及電解質大概的材料方向,盡可能在今後一兩年内确定好。

至于全固态電池會率先應用在哪些産品上,我現在還不能确定。但如我前面所說,由于重型的純電動汽車不好設計,不好發揮性能,成本也會更高,是以我們想挑戰這一課題,首先研發出能搭載在大型車輛上的電池,這樣包括電池包在内的車輛成本便會降低。這樣,将來小型車輛上也會需要這樣的電池。