2027-2030 年，成為全固態(tài)電池關(guān)鍵窗口期。

近日，出光興產(chǎn)固體電解質(zhì)開發(fā)負(fù)責(zé)人中谷展人透露，出光興產(chǎn)計(jì)劃通過(guò)（2027～2028發(fā)布）豐田的新一代EV將全固態(tài)電池推向市場(chǎng)，并根據(jù)反饋，考慮正式量產(chǎn)的所需條件。

據(jù)了解，出光興產(chǎn)正通過(guò)小型測(cè)試設(shè)備證實(shí)全固態(tài)電池能夠在一定規(guī)模下生產(chǎn)，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果開發(fā)量產(chǎn)技術(shù)。

中谷展人認(rèn)為，全固態(tài)電池的量產(chǎn)難點(diǎn)在于將粉末狀材料均勻混合制作成產(chǎn)品。就量產(chǎn)而言，以數(shù)百噸規(guī)?？焖倩旌喜牧系募夹g(shù)會(huì)起到關(guān)鍵作用。除了材料本身之外，生產(chǎn)設(shè)備也很重要。

他補(bǔ)充道，出光興產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)則在于離子導(dǎo)電性、耐水性以及材料柔性三者之間的良好平衡。

資料顯示，出光興產(chǎn)自1994年已成功開發(fā)硫化鋰量產(chǎn)技術(shù)，具備獨(dú)特的硫資源高效利用優(yōu)勢(shì)，能從石油副產(chǎn)品中提取硫，解決硫處理問(wèn)題；2001年，出光興產(chǎn)開始固態(tài)電解質(zhì)的研究，并在2007年以后逐步增加相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量，尤其自2014年以來(lái)增長(zhǎng)迅速；2021年，出光興產(chǎn)噸級(jí)硫化物電解質(zhì)小試工廠（1號(hào)工廠）投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，開始了小批量生產(chǎn)驗(yàn)證。

在正極材料的布局上，2022年6月，出光興產(chǎn)還與優(yōu)美科達(dá)成協(xié)議，雙方聯(lián)合開發(fā)用于固態(tài)電池的高性能正極材料，結(jié)合雙方在正極活性材料和固態(tài)電解質(zhì)方面的專業(yè)知識(shí)，為延長(zhǎng)汽車?yán)m(xù)航里程、推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展提供技術(shù)突破。

早在2013年，豐田就與出光興產(chǎn)聯(lián)合開發(fā)全固態(tài)電池，并在2023年深化了全固態(tài)電池供應(yīng)鏈的合作，雙方宣布進(jìn)行硫化鋰及硫化物固體電解質(zhì)的材料開發(fā)、量產(chǎn)和供應(yīng)鏈建設(shè)。

產(chǎn)能建設(shè)方面，今年2月，出光興產(chǎn)宣布將在千葉工廠建設(shè)全球領(lǐng)先的硫化鋰（Li(2)S）大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施，推動(dòng)全固態(tài)鋰離子電池的材料量產(chǎn)。據(jù)出光興產(chǎn)表示，即將建造的設(shè)施的年產(chǎn)量約為1000噸，相當(dāng)于5萬(wàn)至6萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的使用量。

該項(xiàng)目總投資約213億日元，其中71億日元獲得日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的補(bǔ)貼，項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2027年6月完成。

今年4月，出光興產(chǎn)宣布其固態(tài)電解質(zhì)的小型驗(yàn)證設(shè)備第一工廠（位于千葉縣市原市公司千葉事業(yè)所內(nèi)）的產(chǎn)能擴(kuò)建工程已順利竣工，固態(tài)電解質(zhì)的樣品生產(chǎn)能力由原先的年產(chǎn)數(shù)噸提升至十幾噸規(guī)模。

與此同時(shí)，出光興產(chǎn)2號(hào)小試工廠（2023年投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)）也開啟同步擴(kuò)建工作，并于2025年6月獲得日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省“蓄電池供應(yīng)保障計(jì)劃”認(rèn)證。該項(xiàng)目計(jì)劃總投資約11億日元（政府補(bǔ)貼最高約6億日元），將2號(hào)工廠固態(tài)電解質(zhì)的樣品年產(chǎn)能力提升至十?dāng)?shù)噸級(jí)。

為加速推進(jìn)量產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)，相關(guān)設(shè)備也得到增強(qiáng)。出光興產(chǎn)將進(jìn)一步加快在下一階段大型中試設(shè)備上確立量產(chǎn)技術(shù)的技術(shù)驗(yàn)證工作，旨在2027年至2028年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的實(shí)際應(yīng)用，并最終達(dá)成固態(tài)電解質(zhì)業(yè)務(wù)的商業(yè)化目標(biāo)。

在今年6月的一次股東大會(huì)上，豐田副總裁中嶋在談及全固態(tài)電池的開發(fā)時(shí)，盡管公開承認(rèn)全固態(tài)電池開發(fā)存在不確定性，豐田仍然在按2027年實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的承諾在推進(jìn)這項(xiàng)新技術(shù)。目前已決定在預(yù)定2027～2028年發(fā)布的新款EV上采用出光興產(chǎn)的固體電解質(zhì)。

根據(jù)最新的計(jì)劃，豐田設(shè)置了2025-2030年幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)：

2025年：出光興產(chǎn)大型硫化鋰生產(chǎn)設(shè)施及固體電解質(zhì)中試生產(chǎn)線竣工

2026年：下一代純電動(dòng)汽車“性能版”電池開始量產(chǎn)

2027年：全固態(tài)電池商業(yè)化，開始搭載于部分車型（高端細(xì)分市場(chǎng)和商用車）

2030年：建成年產(chǎn)1000噸的硫化鋰生產(chǎn)體系，開始全面量產(chǎn)

01.    日本全固態(tài)電池的“錨定”由來(lái)已久

長(zhǎng)期以來(lái)，日本政府和企業(yè)對(duì)固態(tài)電池領(lǐng)域的大量投入，使得日本在材料研發(fā)、電池設(shè)計(jì)、制造工藝等方面都取得了顯著的技術(shù)積累。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止到2024年，日本在全球固態(tài)電池申請(qǐng)專利中的占比高達(dá)36%，中國(guó)和韓國(guó)分別為27%和18%。

政策方面，2018年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）宣布啟動(dòng)全固態(tài)電池的合作開發(fā)項(xiàng)目（SOLID-EV），該項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資100億日元（約合5.8億元人民幣），囊括了包括豐田、本田、日產(chǎn)和松下等在內(nèi)的23家汽車、電池和材料企業(yè)，以及京都大學(xué)、日本理化學(xué)研究所等15家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。

2022年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省提出公共部門和私營(yíng)部門需投資約3.4萬(wàn)億日元（折合245.5億美元）建立強(qiáng)大的電池制造基地，以此來(lái)提升日本在電動(dòng)汽車和能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

2024年，日本政府又宣布將為12個(gè)蓄電池或相關(guān)零部件/材料/生產(chǎn)設(shè)備項(xiàng)目提供支持，補(bǔ)貼總額高達(dá)3500億日元（約合人民幣174.4億元），用于投資開發(fā)固態(tài)電池和其他電動(dòng)汽車技術(shù)，以增強(qiáng)該國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈。補(bǔ)貼支持的項(xiàng)目涉及豐田、日產(chǎn)、松下等企業(yè)。

在全球市場(chǎng)中，日本主要集中于硫化物全固態(tài)電池的研發(fā)，其中豐田、本田、日產(chǎn)等車企具有強(qiáng)大的固態(tài)電池研發(fā)實(shí)力。

豐田采用硫化物電解質(zhì)技術(shù)路線，在性能方面，基于研發(fā)或者中試階段的最新數(shù)據(jù)（與出光興產(chǎn)合作），豐田的固態(tài)電池只需10分鐘即可充電至80%。這種10C的充電速率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了目前的快充技術(shù)。此外，功率密度比之前的型號(hào)提高了約50%，耐用性顯著提高了2.5倍。豐田預(yù)計(jì)在2027-2028年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商用化。

本田投資SES AI聯(lián)合開發(fā)固態(tài)電池產(chǎn)品，并在2024年首次公開自研全固態(tài)電池面向量產(chǎn)化的示范生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線位于日本栃木縣的本田技術(shù)研究所，主要將用于全固態(tài)電池量產(chǎn)工藝的技術(shù)驗(yàn)證，同時(shí)還將確定電芯的基本規(guī)格。本田的全固態(tài)電池計(jì)劃在2020年代后半期在其電動(dòng)汽車中采用的固態(tài)電池生產(chǎn)工藝。除了乘用車外，本田還計(jì)劃將固態(tài)電池拓展應(yīng)用至卡車、摩托車甚至飛機(jī)等場(chǎng)景領(lǐng)域。

日產(chǎn)2018年開始研究固態(tài)電池，2022年取得初步成果。在技術(shù)路線上，日產(chǎn)同樣選擇的是硫化物路線，目標(biāo)1000Wh/L。按照規(guī)劃，2024年8月中試線設(shè)備進(jìn)行安裝，2025年3月橫濱工廠固態(tài)電池中試線將開始運(yùn)營(yíng)，2026年進(jìn)行車輛測(cè)試，2028年在新款EV車型中搭載應(yīng)用。

此前，日產(chǎn)歐洲產(chǎn)品規(guī)劃總監(jiān) Christop Ambland 表示：“我們確實(shí)計(jì)劃在2028年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)，但這個(gè)過(guò)程不能操之過(guò)急，必須確保技術(shù)成熟可靠，能夠達(dá)到用戶的期待。”

此外，日產(chǎn)汽車正在與美國(guó)宇航局（NASA）合作開發(fā)新型全固態(tài)電池，目標(biāo)是2028年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品發(fā)布和試點(diǎn)工廠采用的電池。

從商業(yè)化的維度來(lái)看，豐田、本田、日產(chǎn)、日立等選擇了硫化物電解質(zhì)的技術(shù)路線，壁壘優(yōu)勢(shì)明顯。另外，富士電氣、小原股份選擇了氧化物電解質(zhì)路線；松下和三洋則分別押寶了鹵化物和聚合物路線，發(fā)力全固態(tài)電池。

除了車企和材料企業(yè)之外，“學(xué)院派”的研究也有突破性進(jìn)展。

今年3月，據(jù)日經(jīng)中文網(wǎng)消息，日本京都大學(xué)和豐田等的研究團(tuán)隊(duì)已將“全固態(tài)氟化物離子電池”用正極的單位體積容量提高至鋰離子電池的約3倍。嵌入電池之際的體積能量密度預(yù)計(jì)為鋰離子電池的2倍以上，這也意味著純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程有可能從目前的600公里左右增加到1200公里左右。力爭(zhēng)2035年以后在純電動(dòng)汽車(EV)用途上實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

日本群馬大學(xué)與ADEKA聯(lián)合開發(fā)出下一代鋰硫二次電池（Li-SPAN電池），并宣稱其為“世界最輕”二次電池。通過(guò)融合群馬大學(xué)的纖維制造技術(shù)與ADEKA的硫改性聚丙烯腈（SPAN）纖維技術(shù)，該電池目前實(shí)現(xiàn)了810Wh/kg的能量密度，并完成了無(wú)人機(jī)飛行測(cè)試和電池安全試驗(yàn)。該成果已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Communications Engineering》。

02.    寫在最后

在電池材料和規(guī)格尚未確定的情況下，日本的固態(tài)電池戰(zhàn)局主要集中在硫化物上。以硫化物專利壁壘為基礎(chǔ)，通過(guò)政府資金與政策推動(dòng)技術(shù)量產(chǎn)化，依托車企與材料企業(yè)的垂直整合構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。

然而，中韓歐美同樣不甘示弱。中國(guó)車企、電池/材料企業(yè)多路線并進(jìn)，以半固態(tài)電池為先鋒破局更優(yōu)解，快速迭代產(chǎn)品搶占市場(chǎng)份額，積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)迭代推進(jìn)全固態(tài)；韓國(guó)依靠本土三大動(dòng)力電池企業(yè)LG新能源、SK On、三星SDI，以期實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的商業(yè)化；歐美車企與初創(chuàng)電池企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，通過(guò)試驗(yàn)車型的實(shí)際道路測(cè)試，推動(dòng)固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)。

日本固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)積累和專利壁壘，但成本高、產(chǎn)業(yè)化慢成短板，這將影響其在固態(tài)電池時(shí)代的全球競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)，日本能否在 2027-2030 年窗口期實(shí)現(xiàn)硫化物電池的規(guī)?；瘧?yīng)用，將決定其能否在新能源汽車產(chǎn)業(yè)變革中重新定義競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則。

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