2022年4月11日,日产汽车公司公布了叠层软包全固态电池(ASSB)电芯的试点生产设施,并计划于2028年正式投产。并计划在2024财年在日本横滨建造试点工厂,在材料、设计和制造工艺等方面不断对试点生产进行研究。
电池成本方面:计划到2028财年,全固态电池(ASSB)能够将电池成本降至每千瓦时75美元(约合477.4元人民币),同时通过不断的创新,未来将成本进一步降低至每千瓦时65美元(约合413.8元人民币),以实现电动车型和燃油车型的成本平价。
作为一项足以改变行业的先进技术,全固态电池(ASSB)将进一步加速电动汽车的普及。全固态电池(ASSB)的能量密度接近传统锂离子电池的两倍,拥有出色的充、放电性能,将进一步缩短充电时间。同时,由于降低了昂贵原材料的使用率,可将电池成本降至更低。
日产汽车公司执行副总裁,负责研发与产品开发的中畔邦雄(Kunio Nakaguro)先生表示:“日产汽车通过广泛的研发工作,积极投身于分子级电池材料的研究、安全且高性能电动车型开发等领域,引领电驱化技术的发展。同时,日产汽车利用电动车型作为储能电池支持城市的发展。”
日产汽车公司执行副总裁,负责研发与产品开发的中畔邦雄(Kunio Nakaguro)先生
“日产汽车以往在研发实践中所积累的知识和经验,将助力全固态电池(ASSB)的开发。目前,我们已经拥有了重要的技术积累。未来,日产汽车的研发和生产部门将继续协作,充分利用试点生产设施,加快全固态电池(ASSB)的商业应用,”中畔邦雄(Kunio Nakaguro)先生补充道。
当天日产汽车相关负责人回答了媒体对全固态电池技术提出的问题,以下是采 访记录(有删减)。
受访人:
日产汽车公司执行官、执行副总裁 中畔邦雄 先生
日产汽车公司副总裁、联盟全球副总裁、日产汽车研究中心负责人 土井三浩 先生
日产汽车公司先进材料加工实验室副总经理 诸冈正浩 先生
日产汽车公司先进材料加工实验室专家负责人 新田芳明 先生
日产汽车公司先进电池生产研发部门副总经理 押原建三 先生
日产汽车公司电动汽车系统实验室高级经理 青谷幸一郎 先生
媒体:全固态电池的优势是什么?
土井三浩:谢谢您的提问。搭载了全固态电池车辆的优势还是能量密度高,行驶里程更长,同样里程下减轻了电池的重量。另外,快充性能非常好,今后包括中国在内提升快充性能很有必要。即使是在高温情况下也能够实现快速充电,消费者在使用电动车的时候也更加方便。
还有一点,实际使用中电池会以电池包的形式嵌入到车辆内部,传统的液态锂离子电池可以在60°、70°的温度使用,但全固态电池即使是在100°左右的高温中都可以使用,所以可以减少电池包的冷却过程,电池包能够更轻更小。
纯电动汽车的电池越轻越小,对于车辆会更加便利。但对于重型车辆而言,需要搭载的电池包也会更多,车辆制造方面也更困难。对于消费者来说,即使是重型车辆,他们也希望拥有与传统燃油车或混合动力相同的使用体验,因此为了制造出满足这种需求的电动汽车,全固态电池这样的技术必不可少。
媒体:日产汽车的全固态电池,电池密度能做到多少?
土井三浩:从材料组合考虑,电池的能量密度达到1000Wh/L左右已经是极限了。但在实验中,我们也发现了能达到更高密度的固体材料,但考虑到实际应用中,不能只追求电池的高能量密度,还要综合考量快速充电性能、安全性、耐久性、成本等问题,所以实际在商用的时候,1000Wh/L是比较合适的,低温的时候希望能够发挥同样的性能。
媒体:包括丰田在内的车企都曾吐槽固态电池生产成本高,对于日产而言,未来如果想大规模应用的话,应该如何降低电池成本?
土井三浩:谢谢您的问题。不仅是技术因素,成本还涉及到很多方面的问题。在技术方面,由于全固态电池本身的能量密度高,随着单位体积能量密度的提高,我们可以实现电池的小型化,减少了原材料的使用。
另外,目前的液态锂离子电池正极会用到镍锰钴(NMC)等材料,但随着液态锂离子电池的原材料价格在不断上涨,今后液态锂离子电池的成本也会不断升高。因此,全固态电池的正极材料方面,我们现在也在考虑无钴或者少钴,减少稀有金属材料进行研究。
其实液态锂离子电池和全固态电池都是处于同样的趋势。首先我们要找到一个好的正极材料,比如硫磺、锰等常见材料,今后我们要用常见的金属材料进行不断地尝试。这也是全固态电池的优势之一,它可选的材料非常丰富。
另外,生产工艺也是影响成本的因素之一。全固态电池的生产工艺,有些价格高,有些价格低。比如今天展示给大家的利用“干式工艺”( dry process)制备正极的视频,是将活性物质和固态电解质放入有机溶剂中混合制作成泥浆状物质,利用这种工艺有可能在短期内快速降低成本。
另外,硫化物这类固态电解质本身不喜欢水分,我们需要给它提供一个比较干燥的环境,这样需要让整个生产线处于非常干燥的状态,这个过程中可能还要用电、排放二氧化碳等,成本就会增加。所以我们设想可以把一部分的生产线空间进行干燥处理,这也可以算是一种降低成本的挑战。因此,在材料、生产工艺等方面,我们寻找降低成本、控制成本的方法。
媒体:预计全固态电池实现商业化还需要比较久的时间,那么半固态电池的技术路线价值如何?日产有没有考虑前期先推出一款半固态电池来占领技术高地,之后再按部就班地推出全固态电池?
土井三浩:谢谢您的提问。这种可能性我觉得还是有的,半固态电池方面我们也进行了探讨,但是我们主要的目标还是全固态电池,原因是全固态电池在高温状态下也能够使用,而且充电性能非常好,能够减少冷却的工作。为追求整体的优势,我们也在考虑半固态电池。二者互有利弊,也许半固态电池生产上更容易。但是相反,半固态电池中有液体,有液体存在的话在使用温度上会有局限性,这是半固态电池面临的挑战。所以说现在我们的路线图主要是考虑全固态电池。据我了解目前中国的一些厂商也在研发半固态电池。
媒体:日产汽车计划在2024财年在日本横滨建造全固态电池试点工厂。那么,能否透露一下日产汽车在全固态电池实现商业化的道路上,下一个重要的里程碑节点是什么?同时我也想了解一下全固态电池会率先应用在哪些产品上。
土井三浩:谢谢您的提问。下一个重要的里程碑阶段性目标,我想可能就是2024年在试点工厂制造大尺寸的电池。但在这之前我们可能首先要选择好材料,可能这是非常重要的一个阶段性目标。但是材料方面我们还要做很多细微的调整,但是至少我们要把正极、负极以及电解质大概的材料方向,尽可能在今后一两年内确定好。
至于全固态电池会率先应用在哪些产品上,我现在还不能确定。但如我前面所说,由于重型的纯电动汽车不好设计,不好发挥性能,成本也会更高,所以我们想挑战这一课题,首先研发出能搭载在大型车辆上的电池,这样包括电池包在内的车辆成本便会降低。这样,将来小型车辆上也会需要这样的电池。
来源:第一电动网
作者:文隆
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