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)負責(zé)人中谷展人透露，出光興產(chǎn)計劃通過（2027～2028發(fā)布）豐田的新一代EV將全固態(tài)電池推向市場，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)正通過小型測試設(shè)備證實全固態(tài)電池能夠在一定規(guī)模下生產(chǎn)，并根據(jù)測試結(jié)果開發(fā)量產(chǎn)技術(shù)。

中谷展人認為，全固態(tài)電池的量產(chǎn)難點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)模快速混合材料的技術(shù)會起到關(guān)鍵作用。除了材料本身之外，生產(chǎn)設(shè)備也很重要。

他補充道，出光興產(chǎn)的優(yōu)勢則在于離子導(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)，具備獨特的硫資源高效利用優(yōu)勢，能從石油副產(chǎn)品中提取硫，解決硫處理問題；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)專利申請數(shù)量，尤其自2014年以來增長迅速；2021年，出光興產(chǎn)噸級硫化物電解質(zhì)小試工廠（1號工廠）投產(chǎn)運營，開始了小批量生產(chǎn)驗證。

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，為延長汽車續(xù)航里程、推動電動汽車發(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5萬至6萬輛電動汽車的使用量。

該項目總投資約213億日元，其中71億日元獲得日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的補貼，項目預(yù)計于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，出光興產(chǎn)2號小試工廠（2023年投產(chǎn)運營）也開啟同步擴建工作，并于2025年6月獲得日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省“蓄電池供應(yīng)保障計劃”認證。該項目計劃總投資約11億日元（政府補貼最高約6億日元），將2號工廠固態(tài)電解質(zhì)的樣品年產(chǎn)能力提升至十?dāng)?shù)噸級。

為加速推進量產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)，相關(guān)設(shè)備也得到增強。出光興產(chǎn)將進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)驗證工作，旨在2027年至2028年實現(xiàn)全固態(tài)電池的實際應(yīng)用，并最終達成固態(tài)電解質(zhì)業(yè)務(wù)的商業(yè)化目標。

在今年6月的一次股東大會上，豐田副總裁中嶋在談及全固態(tài)電池的開發(fā)時，盡管公開承認全固態(tài)電池開發(fā)存在不確定性，豐田仍然在按2027年實現(xiàn)實用化的承諾在推進這項新技術(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)最新的計劃，豐田設(shè)置了2025-2030年幾個關(guān)鍵時間節(jié)點：

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（高端細分市場和商用車）

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”由來已久

長期以來，日本政府和企業(yè)對固態(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、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)計數(shù)據(jù)，截止到2024年，日本在全球固態(tài)電池申請專利中的占比高達36%，中國和韓國分別為27%和18%。

政策方面，2018年，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）宣布啟動全固態(tài)電池的合作開發(fā)項目（SOLID-EV），該項目預(yù)計總投資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)機構(gòu)。

2022年，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省提出公共部門和私營部門需投資約3.4萬億日元（折合245.5億美元）建立強大的電池制造基地，以此來提升日本在電動汽車和能源存儲等領(lǐng)域的競爭力。

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

在全球市場中，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)等車企具有強大的固態(tài)電池研發(fā)實力。

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，遠遠超過了目前的快充技術(shù)。此外，功率密度比之前的型號提高了約50%，耐用性顯著提高了2.5倍。豐田預(yù)計在2027-2028年實現(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)驗證，同時還將確定電芯的基本規(guī)格。本田的全固態(tài)電池計劃在2020年代后半期在其電動汽車中采用的固態(tài)電池生產(chǎn)工藝。除了乘用車外，本田還計劃將固態(tài)電池拓展應(yīng)用至卡車、摩托車甚至飛機等場景領(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1000Wh/L。按照規(guī)劃，2024年8月中試線設(shè)備進行安裝，2025年3月橫濱工廠固態(tài)電池中試線將開始運營，2026年進行車輛測試，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：“我們確實計劃在2028年實現(xiàn)固態(tài)電池量產(chǎn)，但這個過程不能操之過急，必須確保技術(shù)成熟可靠，能夠達到用戶的期待?！?/p>

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

從商業(yè)化的維度來看，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)和豐田等的研究團隊已將“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)計為鋰離子電池的2倍以上，這也意味著純電動汽車的續(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2035年以后在純電動汽車(EV)用途上實現(xiàn)實用化。

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)，該電池目前實現(xiàn)了810Wh/kg的能量密度，并完成了無人機飛行測試和電池安全試驗。該成果已發(fā)表于國際頂級學(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)，通過政府資金與政策推動技術(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。中國車企、電池/材料企業(yè)多路線并進，以半固態(tài)電池為先鋒破局更優(yōu)解，快速迭代產(chǎn)品搶占市場份額，積累技術(shù)經(jīng)驗，持續(xù)迭代推進全固態(tài)；韓國依靠本土三大動力電池企業(yè)LG新能源、SK On、三星SDI，以期實現(xiàn)固態(tài)電池的商業(yè)化；歐美車企與初創(chuàng)電池企業(yè)強強聯(lián)合，通過試驗車型的實際道路測試，推動固態(tài)電池從實驗室走向量產(chǎn)。

日本固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢在于技術(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)電池時代的全球競爭力。未來，日本能否在 2027-2030 年窗口期實現(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)變革中重新定義競爭規(guī)則。

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