電子發燒友網報道（文/吳子鵬）近日，東京車展改名回歸引起了廣泛的關注。雖然此次東京車展并不熱鬧，非日車企僅有比亞迪、奔馳和寶馬三家，不過在日本車企展示的概念車中，透露出反擊的野心。而這些車企看中的翻盤技術都是全固態電池（ASSB）。

目前，日本汽車產業鏈在電池技術方面僅有松下一家是全球前十大動力電池廠商，并且只是排在第四位。在動力電池領域，中企主攻、日韓防守的局勢已經成為過去，現在國產動力電池廠商寧德時代和比亞迪位列全球前二，合并市場份額超過了50%。如果算上中創新航、億緯鋰能、國軒高科和欣旺達，全球前十大動力電池廠商中有六家來自中國，市場占比高達62.6%。

很顯然，日本動力電池廠商和日本車廠并不滿意自己當前的局面，要知道曾經松下可是這個領域的技術領航者。如今，日本車廠終于拿出了自己的殺手锏，那就是全固態電池。

全固態電池是電動汽車的未來？

顧名思義，全固態電池就是指構成電池的所有部件均是“固態”的電池。和現階段的動力電池相比，一個最顯著的差異是電解質，現階段動力電池的電解質是電解液，全固態電池則將電解質換為固體。

這樣做的好處是非常多的。首先是能量密度方面，目前大部分車企所使用的電池系統質量能量密度在130-150Wh/kg之間，高性能的可以達到160Wh/kg。全固態電池可以達到現階段鋰離子電池的2.5倍-3.8倍的能量密度。此前，恩力動力和軟銀公司研發的使用硫化物固態電解質及鋰金屬負極的全固態鋰金屬電池，實測能量密度達到300 Wh/kg。

其次，全固態電池能夠實現更快速地充電，安全性也更高。根據日本東京工業大學的研究，全固態電池可以使用高熵材料作為高離子導電性的固體電解質，其電導率約為傳統材料的2.3-3.8倍，從而能縮短電池充電時間。在安全性方面，固態電池具有高強度、高電化學穩定性以及高燃點。目前，不管是液態、半固態，還是準固態，仍存在一定的可燃風險，一些在研的固態電解質的耐熱溫度已經超過了1000度，有的高達1800度，基本屬于不可燃。當然，全固態電池也耐低溫，低溫下固體電解質也不會像液體般地結凍，不會產生很大的內阻，性能下降并不明顯。

第三點，全固態電池具有更好的性能保持能力，全固態電池電化學窗口可達5V以上，目前已經實現了4.6V，這已經高于傳統液態鋰電池的4.2V，另外已研發出的電解質熱穩定溫度至少能達到200℃。將這種電解質用于全固態電池，經過1000次的充放電長循環，仍保持92%的容量。

此外，全固態電池形狀自由度非常高，易于小型化、薄型化和堆疊使用，有利于進一步利用電動汽車的底盤空間。

從技術實現路徑來看，目前聚合物、氧化物、硫化物是三大主要實現方式，它們之間各有優劣。其中，聚合物最大的優勢是生產能夠和現在的生產工藝兼容，缺點是電導率差、電化學窗口窄且穩定性有待提高；氧化物離子電導率比聚合物更高，熱穩定性高達1000度，不過導電率不如硫化物，且剛性界面接觸問題最突出；硫化物是目前導電率最高的實現方式，電化學穩定窗口可以達到5V以上，不過制備復雜，且穩定性也不高。總結而言，全固態電池在電解質穩定性和鋰枝晶積累等問題上還需要突破，離量產還有一段路要走。

日本在全固態電池領域處于領先

日本媒體在報道東京車展時提到，若能以低成本實現全固態電池的量產，全球電動車市場的勢力范圍將有可能被重新劃分。

日本車企和產業界對于全固態電池的投入也非常專注，除了在東京車展上展示相關概念車之外，實際上各個日本車企在全固態電池領域都深耕了很長時間。豐田作為日本汽車行業的龍頭企業，在燃油車時代一直保持著技術和市場領先。不過在新能源汽車發展初期，豐田堅持氫能、電動和混合動力多軌并進的發展路線，錯失了第一波市場機遇，因此豐田目前在新能源汽車領域表現掙扎。

如今，豐田重新修改了自己的戰略計劃，其多年投資的全固態電池的重要性也更加凸顯。2017年，豐田正式對外透露該公司的全固態電池計劃，當時的計劃是在2022年實現上車量產，投資金額大概是1.5萬億日元。今年7月份，豐田頂級電池專家Keiji Kaita 表示，簡化電池材料的生產流程將降低其下一代技術的成本。“對于我們的液態和固態電池，我們的目標是徹底改變目前電池太大、太重、太貴的狀況。就潛力而言，我們的目標是將所有這些因素減半。”根據最新透露的數據，搭載全固態電池的豐田汽車能夠實現充電10分鐘，續航1200公里。

綜合來看，日本企業包括豐田、本田、日產和日立造船等基本是在2017年左右透露自己的全固態電池計劃，而最新的小規模量產時間基本是2025年。

除了企業，日本各大學對于全固態電池也非常看好。此前，業界對于全固態電池的認知是，其能量密度是傳統鋰電池的2-3倍。不過，日本東京工業大學的最新研究表明，利用高熵材料的固體電解質可以進一步提升全固態電池的能量密度，使其能量密度較當前傳統電池相比最多提高3.8倍。

從技術路線上看，日本產業界基本專注于實現以硫化物作為電解質的全固態電池，一旦量產性能將處于全球領先地位。

全固態電池決戰2030

當然，全固態電池擁有如此大的性能優勢，也不只是日本產業界在關注，中美韓歐等國家和地區的產業界也在關注。

在實現路線上，各企業還是有所側重。其中，寧德時代、三星SDI和日本產業界一樣，專注于實現以硫化物作為電解質的全固態電池，因此大規模量產的時間也較為一致，基本是在2028年—2030年實現全固態電池的大規模量產上車。

大眾集團關注全固態電池的時間更早，2015年時該公司就透露了相關計劃，致力于實現以氧化物作為電解質的全固態電池。按照計劃，大眾預計會在2025年左右實現這款電池的小批量量產。和大眾一樣，輝能科技也是選擇了氧化物這條路徑。

另外，法國波洛萊集團和比利時微電子研究中心則是選擇了聚合物路線，小批量量產時間基本是在2025年。

根據Yole Développement統計，目前全球有超過100家大型企業和研究機構在研發全固態電池。其中大型企業差不多有54家，包括豐田、寶馬、大眾等頭部車廠，寧德時代、三星SDI、LG化學等傳統鋰電池廠商，以及旭化成、優美科、索爾維等材料廠商。有超過30家大型研究機構在從事全固態電池研究，包括麻省理工學院、科羅拉多大學、比利時微電子研究中心等。另外，目前全球范圍內已經有超過10家的初創企業。

可能有人會很好奇，為什么全固態電池小批量量產和大規模量產之間相隔有5年的時間，這么長的時間產業界在做什么呢？有業內人士稱，2025年小批量量產的全固態電池基本不屬于商業化范疇，雖然豐田聲稱要將其利用到混動汽車上，不過預計會非常謹慎。此時，全固態電池剛從實驗室進入工廠不久，成本是非常高昂的，那么降低成本就是第一目標。并且，一開始量產的全固態電池和現階段液態電池，以及后續的半固態電池相比，幾乎沒有性能優勢，性能逐步提升也是也要一個過程。此外，材料、設備、工廠、電池包、配件、標準等配套也要逐步完善。上述這些工作都是費時費力的。

因此，雖然日本產業界在全固態電池方面有很大的野心，且豐田已經是這個領域的龍頭，但是想要對現有中韓把控的動力電池產業造成沖擊，還有很多的路要走。

結語

如果實現量產，全固態電池確實是純電動企業最理想的解決方案，燃油車將毫無優勢可言。不過，全固態電池的性能優勢建立在一套全新的電池結構和材料體系上，電池終究是化學品，其在安全、環保等方面還存在很多制約。至少，在2030年之前，動力電池還是液態電池和半固態電池的天下。

韓國業內人士更是預計，全固態電池進入商業化還有較長時間，到2035年電動車全固態電池的市場滲透率預計不會超過15%。