改变纯电动车游戏规则的将是“全固态电池” Honda在面向未来的开发竞争中勇于迎接挑战
2023.02.13
环境

#碳中和  #清洁能源  #Honda eMaaS  #技术服务于人  #纯电动车·燃料电池汽车

Index
  • 纯电动车的开发竞争及其课题
  • 全固态电池将成为纯电动车市场的游戏规则改变者。
  • 到底什么是全固态电池?
  • 全固态电池为何能成为游戏规则改变者
  • Honda向理想中的下一代电池发起挑战
  • 开发就是不断接受新的挑战。踏实解决课题才是根本

随着纯电动车(EV)在不断普及,“全固态电池”被认为是纯电动车普及的关键。与锂离子电池相比,全固态电池的性能有了很大进步,据说开发这种电池的企业可能会改变汽车行业的格局。那么,这款全固态电池的开发进行到什么阶段了?Honda在激烈的开发竞争中处于什么阶段?本文将为您一一解答。

纯电动车的开发竞争及其课题

众所周知,如今很多汽车行业都在开发纯电动车。Honda宣布,目标到2050年所有企业活动将实现碳中和。计划到2040年四轮纯电动车和燃料电池汽车的销量占比达到100%。Honda积极推进电动化战略,已于2020年推出了量产纯电动车Honda e。

不过,纯电动车想要超越燃油车市场,还有很多课题要解决。与燃油车相比,纯电动车较短的续航里程以及较高的车辆价格都让不少顾客望而却步。而且,家用充电设备、充电站等充电基础设施的建设在一些国家尚处于普及阶段。这一点在日本尤其受到关注。除了性能外,整个社会都要向电动化过渡,这是一项大课题。

全固态电池将成为纯电动车市场的游戏规则改变者。

电池的进化

面临拥有上述课题的纯电动车想要实现普及,关键在于目前备受瞩目的下一代电池——“全固态电池”

从1859年发明的铅电池开始,先后出现了镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池,可重复使用的电池技术不断发展。目前,从90年代开始投入使用的锂离子电池已经成为纯电动车的主流。它容量大、可以反复使用,与之前的电池相比安全性也很高。但作为纯电动车的电池,它还是面临着一些课题。

与锂离子电池相比,被称为下一代电池的全固态电池拥有着实现电池性能飞跃提升的可能性

到底什么是全固态电池?

锂离子电池与全固态电池的结构比较

传统电池使用液态电解质或凝胶电解质,而全固态电池顾名思义使用固态电解质。电解质的“液态和固态的区别”可以使纯电动车的电池性能得到很大发展。让我们来看看它们的主要特点。

①电池形状更紧凑,续航里程更长,形状选择更自由

锂离子电池的电解质如果泄露到外部,就有起火和爆炸的危险,所以需要采取多重安全措施来防止液体泄露到外部。因此,电池的形状必须结实且需要较大的容器。另一方面,全固态电池的形状限制更少且更轻薄,可以形成柔性电池。由于可以选择高容量的正负极活性材料,因此可以提高能量密度从而实现小型化。并且多搭载高能量密度电池也有助于提高电容量。这将更大地增加续航里程,此外还可能会出现全新造型的汽车。

②减缓电池老化。打造可重复快速充电、更“经久耐用”的纯电动车

全固态电池在高温环境下也能安全工作,且副反应带来的影响较小,因此即使在快速充电等高负荷充电方式下也不容易老化。即使反复充电,充电容量也不容易衰减;即便长时间使用,也能保持电池性能。

③耐热性能高,能够降低起火等危险性,让纯电动车更加安全

如上所述,液态电解质使用的是有起火和爆炸危险的有机溶剂。相比之下,全固态电池不使用有机溶剂,因此起火和爆炸的风险被认为低于传统电池。此外,由于电解质中使用了特殊的物质,所以耐热温度比液态电池更高,虽然是固态但也能通电。在恶劣的环境中也更容易防止电池发生不适当的短路,这将使纯电动车的安全性比以往有更大的提升。

全固态电池为何能成为游戏规则改变者

全固态电池比锂离子电池更安全,更具有抗劣化、体积更小、容量更大的可能性。如果将具备这些特点的全固态电池安装在纯电动车上,那么纯电动车的魅力将会更大。

可以说电池是纯电动车的核心。随着电池的发展,纯电动车可以在性能方面超越燃油车。并且如果纯电动车可以实现频繁快速充电的话,那么充电就会像在加油站加油一样简单。电池老化程度较小也会对保值率产生积极影响,随着纯电动车二手车市场的活跃,购买纯电动车应该会成为更加亲民的选项。正因为如此,全固态电池的发展才有可能成为汽车行业的游戏规则改变者。

Honda向理想中的下一代电池发起挑战

虽然全固态电池益处颇多,但开发固态电解质的材料并不是那么简单的。

Honda在化学领域的知识和专有技术有限,但从大约10年前就开始了全固态电池的基础研究。目前Honda正致力于技术开发,以确保实现车载电池的适当尺寸及性能。

Honda是一家既能研发又能量产的制造商。在安装全固态电池的车辆规格确定之前,生产技术开发部门也参与策划,通过在开发初期阶段就将具有竞争力的量产制造方法纳入前提条件,可以有效地推进全固态电池的材料开发。此外我们在类似技术——氢燃料电池领域拥有着相关技术积累。”

带领全固态电池开发团队的梅津健太这样说道。Honda具有长期的氢燃料电池开发技术和业绩,在这一领域积累的经验也可以应用于全固态电池的开发。除了这一核心优势外,Honda在全固态电池基础研究技术方面有了10年的积累,也已经有了测试模型的开发目标。尽管如此,要实现实用化,还有很多障碍需要跨越。

开发就是不断接受新的挑战。踏实解决课题才是根本

开发团队并非在纸上谈兵。实现从零到一才是Honda的真正的姿态。

“有时,实验室的试制不能达到预期的性能。此外,电池性能与材料和制造工艺的因果关系不明确的时候也不在少数。开发的要点在于有效地阐明其原理,找到恰当的应对方法。”

如上所述,全固态电池技术开发就像是一项在未开发的土地上寻找目的地的新挑战

“我也不知道正确答案是什么。及时地将产品投入市场需要遵守开发时间表,但如果只是催促团队‘快点’,大家都会很为难。我的工作是对作业进行有组织的补充,实现验证等的自动化,并一步一步积累知识和经验。我认为像这样踏踏实实地解决课题才是一条捷径。”

搭载全固态电池的未来汽车示意图

千里之行,始于足下。将会诞生的Honda全固态电池汽车在续航里程和充电速度方面将与传统纯电动车有明显区别。在有如此高的性能的同时电池本身也是紧凑型的。可以实现宽敞的车内空间和新颖的设计。并且电池的采购成本比以前便宜,所以汽车的定价很有可能会更加亲民。

“而且,在耐久性方面,全固态电池比液态电池更不易老化,因此应该能够防止被认为是纯电动车瓶颈的资产价值的下跌。我们的目标是在2024年开始试制量产。”Honda梦想成真也应该会使顾客受益。Honda在研究设施中不断验证技术和生产,并且提出了一项目标——要投资约430亿日元于2024年春季建立实验生产线,并在21世纪20年代后半期推出搭载全固态电池的纯电动车。Honda自1948年创立以来,就不断的进行创新。带着这样的想法,开发团队将不断迎接挑战。