日產(chǎn)聯(lián)手NASA！2028年實現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)，成本降一半

　　日本汽車制造商日產(chǎn)汽車公司（Nissan）在固態(tài)電池（ASSB）領(lǐng)域的藍圖正在逐步清晰。日產(chǎn)負責先進電池研發(fā)的副總裁Kazuhiro Doi稱：“全固態(tài)電池可以改變電動汽車行業(yè)的游戲規(guī)則?！?/p>

　　4月11日，日產(chǎn)正式公布疊層軟包全固態(tài)電池電芯的試點生產(chǎn)設(shè)施，計劃于2024年建成一條生產(chǎn)線并投入使用，2028年正式投產(chǎn)。日產(chǎn)全固態(tài)電池試點生產(chǎn)設(shè)施位于日本神奈川縣的日產(chǎn)汽車研究中心內(nèi)，項目旨在進一步推動全固態(tài)電池的開發(fā)與應(yīng)用。

　　此前，日產(chǎn)的固態(tài)電池可行性研究實驗室正在進行小規(guī)模、手工試制的電池實驗。目前該實驗室每月只能生產(chǎn)大約50個四層軟包固態(tài)電池，而僅一輛電動車就需要大約5000個軟包固態(tài)電池。因此，規(guī)?；姵厣a(chǎn)設(shè)施的建設(shè)對其固態(tài)電池的商業(yè)化進程至關(guān)重要。

　　“日產(chǎn)汽車2030愿景”中提出，日產(chǎn)計劃到2024財年在日本橫濱建造固態(tài)電池試點工廠。到2026財年，共投入2萬億日元（約合1128億人民幣）加快電動技術(shù)轉(zhuǎn)型。同時，日產(chǎn)計劃在2028財年實現(xiàn)固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)，并在同年推出首款搭載獨創(chuàng)全固態(tài)電池的電動車型。

　　日產(chǎn)承諾在6年內(nèi)將重量更輕、體積更小、能量密度更高的固態(tài)電池推向市場，并認為這一突破將幫助公司在皮卡、大型SUV甚至是跑車等細分領(lǐng)域推出電動車型，提升電動車型的競爭力。

　　日產(chǎn)汽車公司執(zhí)行副總裁，負責研發(fā)與產(chǎn)品開發(fā)的中畔邦雄（Kunio Nakaguro）表示：“日產(chǎn)汽車通過廣泛的研發(fā)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(fā)等領(lǐng)域，引領(lǐng)電驅(qū)化技術(shù)的發(fā)展。同時，日產(chǎn)汽車利用電動車型作為儲能電池支持城市的發(fā)展?！比债a(chǎn)研發(fā)的固態(tài)電池能量密度接近傳統(tǒng)鋰離子電池的兩倍，同時具有出色的充、放電性能，充電時間為鋰離子電池的三分之一，并且減少了昂貴的稀有金屬用量，有效降低了電池成本。

　　根據(jù)規(guī)劃，到2028財年，全固態(tài)電池能夠?qū)㈦姵爻杀窘抵撩壳邥r75美元（約合人民幣477元），并在未來進一步降低至每千瓦時65美元（約合人民幣414元），以實現(xiàn)電動車型和燃油車型的成本平價。據(jù)了解，目前三元鋰電池的成本已超過每千瓦時1000元。

　　Kazuhiro Doi表示，“固態(tài)電池的能量密度是目前鋰離子電池的兩倍，因此就像一個更危險的潛在炸彈。如果發(fā)生重大事故，固態(tài)電池可能會比現(xiàn)在的電池更具災難性?！钡矆孕牛债a(chǎn)現(xiàn)在可以克服此類安全問題，以及其他導致固態(tài)電池難以交付的關(guān)鍵難題。在生產(chǎn)固態(tài)電池時，需要經(jīng)過一系列嚴格的標準。首先，漿料必須打得很細，才能最大限度地提高電池的導電性。其次，陰極-電解-陽極層必須要精確地排列。在此過程中，日產(chǎn)還必須提升所有程序的速度，以便實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

　　“這些程序都與精度有關(guān)，但精度又關(guān)系到生產(chǎn)成本和速度?！盞azuhiro Doi說，“與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，這是一套更為復雜的工藝?！比债a(chǎn)汽車近年來積極與電池材料、工藝流程設(shè)計以及測試設(shè)計等方面的科學家和大學開展合作，已在正極材料與構(gòu)造、計算材料科學、保護層、精密混合工藝、材料表面涂層、維持界面穩(wěn)定等六大方面，取得技術(shù)突破。

　　在正極材料與構(gòu)造方面，日產(chǎn)采用纖維狀粘合劑取代傳統(tǒng)粘合劑，使得正極活性物鋰離子的移動不設(shè)障礙，大幅降低電芯阻抗。同時，通過正極活性物與固態(tài)電解質(zhì)的精密混合技術(shù)，也能進一步降低電芯阻抗。

　　研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)了一種可以抑制樹枝晶形成的材料，可以避免樹枝晶導致的電池短路。他們還發(fā)明了一種允許電解質(zhì)和電極反復膨脹收縮而不分離的設(shè)計，進一步提高安全性。最重要的是，據(jù)Kazuhiro Doi團隊透露，他們已經(jīng)破解了在低溫下快速充電的難題。

　　日產(chǎn)汽車是首批自主研發(fā)車載鋰離子電池技術(shù)的企業(yè)之一，迄今為止已進行了長達30年的探索，目標是到2028年將電池成本降低65%以上（與第二代日產(chǎn)聆風相比）。

　　日產(chǎn)2010年率先推出了售價相對便宜的量產(chǎn)型聆風電動汽車（Nissan LEAF），目前全球銷量超過50萬輛，尚未發(fā)生過任何電池方面的重大事故。雖然該車型采用的電池技術(shù)與固態(tài)電池技術(shù)不同，但部分技術(shù)是通用于各類電池的，比如電池單元的層壓技術(shù)。

　　此外，日產(chǎn)汽車4月9日宣布正在與美國宇航局（NASA）合作開發(fā)新型全固態(tài)電池，以取代傳統(tǒng)鋰離子電池，作為2028年產(chǎn)品發(fā)布和2024年試點工廠采用的電池。這種全固態(tài)電池足夠穩(wěn)定，甚至可以用于心臟起搏器。體積只有目前電池的一半大小，充滿電僅需15分鐘。

　　日產(chǎn)與NASA將創(chuàng)建“原始材料信息平臺”，可以在該機構(gòu)龐大的電池數(shù)據(jù)庫中搜索有效的材料組合。通過人工智能模擬數(shù)十萬種材料組合的效果，盡可能避免現(xiàn)有電池中使用的稀有金屬材料。通過與NASA的合作，日產(chǎn)相信可以更快找到固態(tài)電池陰極和陽極的最佳化學成分配方，研究時間將從5-20年縮短到2-3年。固態(tài)電池近年來正成為最具前景的動力電池技術(shù)路線之一。全球各大汽車制造商都在進行全固態(tài)電池研發(fā)，包括日產(chǎn)的本土競爭對手豐田汽車、德國的大眾汽車以及美國的福特汽車、通用汽車等。

　　其中，通用汽車也曾與NASA合作，制造了阿波羅任務(wù)中的月球車。通用汽車還在不久前宣布，和本田汽車正在合作開發(fā)下一代電動汽車。大眾汽車正與初創(chuàng)公司QuantumScape合作開發(fā)固態(tài)電池。去年，福特公司建立了一個價值1.85億美元的研究中心，用于開發(fā)和制造固態(tài)電池。

　　面對固態(tài)電池領(lǐng)域越來越多的競爭對手，日產(chǎn)認為，單干和自主研發(fā)比合作更有優(yōu)勢，至少在初期是這樣的。在談及外部供應(yīng)商時，Kazuhiro Doi表示：“他們沒有成熟的技術(shù)，無法與我們這樣的汽車制造商合作?！?/p>

　　日產(chǎn)汽車希望控制固態(tài)電池設(shè)計和制造等領(lǐng)域的技術(shù)訣竅，而不一定是原材料本身的化學成分?！斑@將是我們在固態(tài)電池領(lǐng)域的核心競爭力，”Kazuhiro Doi對日產(chǎn)固態(tài)電池的未來表示信心，“我們目前談?wù)摰氖茄邪l(fā)過程，所以沒有百分之百的信心。但只要我們努力，我們就可以做到?！?/p>

　　雖然固態(tài)電池移除了傳統(tǒng)鋰離子電池的液體電解液，但仍不可避免一部分昂貴的稀有金屬用料，比如鈷、鎳等。Kazuhiro Doi表示，日產(chǎn)還在堅持探索無鈷陰極，可能會使用儲量豐富、價格低廉的硫或錳作為陰極材料。在陽極方面，日產(chǎn)表示看到了硅基或鋰金屬化合物的潛力。（記者 秦藝逍）

　　轉(zhuǎn)自：澎湃新聞

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