电池技术革新 性能大幅提升

中国电动车产业的快速发展主导了磷酸铁锂电池成为新能源汽车电池主流的趋势,也借此实现了汽车产业的弯道超车。而一向电动化转型缓慢的丰田近期披露的全固态电池技术,或将成为其在纯电赛道奋起直追的倚仗。

6月13日,据外媒报道,丰田在近期召开的技术说明会上披露了其电动化的最新方针——最早将于2027年向市场投放搭载“全固态电池”的全系纯电动汽车,可实现在10分钟内充电80%,续航1200公里,接近于燃油车加油速度。

 

全固态电池与目前主流的锂电池区别在于,其将电解质由液态转为固态,可有效缩短充电时间。但以往的问题在于固态电解质在充放电过程中会与电极分离,难以达到实用化所需的上千次充放电次数。不过,丰田CTO(首席技术官)中岛裕树表示“已经找到了很好的材料”,克服了全固态电池的耐久问题。

除全固态电池外,丰田还计划对液化锂电池进行性能优化,首批产品将在2026年推向市场,预计可以实现“充电20分钟,行驶965公里”。丰田方面透露,下一代纯电车型将于2026年在雷克萨斯身上首先亮相,并将在丰田今年5月成立的全新自有BEV开发中心(BEV Factory)开发和制造。

2027年-2028年丰田将在不同车型推出不同的电池组,低端产品将采用双极磷酸铁锂电池,与现在的bZ4X相比,续航里程增加20%,成本降低40%,30分钟内可充电到80%;而高端产品将使用双极高镍电池,续航较高性能三元锂电池提高10%,20分钟内就可以充电到80%。

丰田同时公布了长期目标:到2026年每年销售150万辆电动汽车,到2030年每年销售350万辆,其中约170万辆纯电动汽车将由BEV Factory生产。

 

应用一体化压铸技术

在全新电动汽车工厂,丰田也将开始使用一体化压铸技术,整车将分为三个模块,使用大型铝压铸机减少焊接组件,简化生产同时降低成本。此项技术同样将应用于2026年上市的基于全新架构的纯电动汽车。

在车身一体化压铸技术上,特斯拉的地位宛如智能手机领域的苹果。2020年9月,特斯拉宣布Model Y将采用一体压铸生产车身后底板总成,首次实现车身的一体化压铸制造。目前,特斯拉已经在后底板的基础上增加了前地板(前纵梁)的一体化压铸。

车身一体化压铸的优势在于可以极大地减少工序、降低重量、缩减成本。对于电动车而言,为了增加续航减少电耗,车身轻量化是大势所趋。作为最具性价比的轻量化材料,铝合金成为车身制造的最佳选择。但铝合金由于材料特性,在传统制车工艺中易存在变形、气孔、焊接接头系数低等问题,且传统总装工艺零件量大,误差控制的时间成本高昂。

通过一体化压铸技术,Model Y可以用2-3个大型压铸件替换370个零部件,最终实现汽车总重量降低10%,续航里程增加14%。因为后底板零部件数量降低至1-2个大件,导致特斯拉白车身的连接点由700-800个减少到50个,零部件制造时间从数小时下降到数十分钟,生产线大幅精简。最终,制造成本减少约40%,工厂占地面积减少约30%,生产效率提升约79倍,技术工人减少约10%,原材料回收利用率提高25个百分点以上,车型开发周期缩短1/3。

目前,丰田已展示了自己的首个车身铸件,同样将首先应用于车身后部。可以预见的是,实现车身一体化压铸将给丰田带来巨大的成本压缩空间。

此外,丰田还计划在工厂开发全新自推进式装配线,以整体减少50%的生产流程和工厂投资;和三菱重工合作,开发风阻系数可以达到0.1Cd的纯电汽车;以及于7月1日起设立氢燃料业务子公司Hydrogen Factory,进行氢燃料技术研发和主要市场本土化研发。

 

国内车企竞逐技术窗口期

丰田提出的技术前景是诱人的,但从时间上来看,丰田给出的时间节点距今尚存在3-5年的跨度,这也为其他公司的技术超越提供了机会。

从电池技术上来说,着力开发全固态电池的不止丰田,日本本土就有本田和日产与其竞争。本田的目标节点在“2020年代后半期”,日产汽车则同样计划在2028年前实现量产。

其他材料如钠离子、锌离子电池的研发也在推进。经统计,截止2022年12月,钠离子电池相关有效专利数共计9862项,其中中国拥有5486项,占整体的50%以上;在数量位居前十的企业和机构中,中科院(395项)专利数量居首,中国占7家,日本占2家,美国为1家。

而在一体化压铸技术上,国内众多主机厂也开始加速布局,如蔚来、小鹏、高合、理想、长城、长安、奔驰、沃尔沃等新老玩家。2022年蔚来已在ET5实现了半片式一体化压铸后底板,极氪也在去年11月发布了采用一体化压铸后底板的MPV 009。结合它们引进压铸机的时间来看,预计2024年开始市场有望迎来一体化压铸车型的上市热潮。

此外,国家层面也对车身一体化压铸技术进行了发展规划。4月14日,工信部、国家发改委、生态环境部发布《关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》,提出到2025年,一体化压铸成形、无模铸造、轻质高强合金轻量化等先进铸造锻压工艺技术实现产业化应用;到2035年,行业总体水平进入国际先进行列,培育形成有国际竞争力的先进制造业集群。

艾媒咨询数据显示,2022年中国新能源汽车一体化压铸件市场规模为21.5亿元,预计2024年将达到135.8亿元,2027年整体市场规模有望突破800亿元。

在此情况下,丰田能凭借自己的技术突破实现新能源赛道的超车吗?

东京SBI证券公司高级汽车分析师远藤浩二表示,“就丰田而言,2026年的目标是一个很大很大的跳跃,但这需要与其他制造商进行比较。2026年可能有不少公司的电动车销量都超过150万辆,他们(丰田)真的能够与那些领跑者竞争吗?这就是问题所在。”

原文作者:宋路芳菲
编辑:宋路芳菲