日本能靠“全固態(tài)電池”逆襲中韓嗎？

2月5日，韓國(guó)媒體《先驅(qū)經(jīng)濟(jì)》發(fā)表文章稱，2015年，日本還是充電電池領(lǐng)域的強(qiáng)國(guó)，占全球車用鋰離子電池市場(chǎng)的40%。但在中國(guó)和韓國(guó)的增長(zhǎng)勢(shì)頭下，占有率逐漸下降。日本選擇了被稱為新一代“夢(mèng)想電池”的全固態(tài)電池作為逆襲籌碼。

韓國(guó)貿(mào)易投資振興公社（KOTRA）大阪貿(mào)易館表示，在車用鋰離子電池領(lǐng)域，日本的比重從2015年的40.2%減少到2020年的21.1%。另一方面，中國(guó)從28.1%增加到37.4%，韓國(guó)從28.4%增加到36.1%。

上世紀(jì)90年代，以索尼為首的日本是世界上最早實(shí)現(xiàn)鋰電池商用化的國(guó)家。但在日本安于本國(guó)市場(chǎng)的時(shí)候，中國(guó)和韓國(guó)成功追趕，日本在世界電池市場(chǎng)上的占有率迅速下降。

隨著全球汽車市場(chǎng)的模式從內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?dòng)汽車，日本最近感覺到可能會(huì)退出全球電池市場(chǎng)的危機(jī)感，正在加緊制定對(duì)策。

特別是在全球電池市場(chǎng)上被評(píng)價(jià)為游戲改變者的全固態(tài)電池，將在2030年之前實(shí)現(xiàn)商用化。業(yè)內(nèi)人士表示：“如果日本成功實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商用化，將完全顛覆目前中國(guó)和韓國(guó)占據(jù)優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)秩序。日本在原始技術(shù)上占據(jù)相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，因此很有可能實(shí)現(xiàn)。”

實(shí)際上，在可以看作是全固體電池領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力指標(biāo)的專利方面，日本的影響力是壓倒性的。2001年至2018年的累計(jì)專利數(shù)量比例，日本為37%，中國(guó)為28%。

全固態(tài)電池是將在正極和負(fù)極之間傳遞離子，使電流通過(guò)的物質(zhì)“電解質(zhì)”轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，而不是像現(xiàn)有電池一樣是液體。現(xiàn)有企業(yè)主要采用離子導(dǎo)電性較高的液體形態(tài)的電解質(zhì)。如果使用液態(tài)電解質(zhì)，為了提高電池內(nèi)部的穩(wěn)定性，需要隔膜阻止正極和負(fù)極的直接接觸。

相反，固體電解質(zhì)本身可以起到隔膜的作用，可以制造出沒有隔膜的電池。隨著電解液和隔膜的消失，可以加入提高能量密度的材料，有利于實(shí)現(xiàn)高密度電池。也沒有因溫度變化引起的震動(dòng)和漏液風(fēng)險(xiǎn)。

然而，實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池存在許多挑戰(zhàn)。因?yàn)楹茈y實(shí)現(xiàn)離子傳導(dǎo)度高的固體。在固體電解質(zhì)中，離子不流動(dòng)，而是在固體晶格之間移動(dòng)。挑戰(zhàn)在于最大化電解質(zhì)與正極板的接觸、最小化接觸面上的電阻。昂貴的制造成本也是需要克服的障礙。

日本豐田是目前在該領(lǐng)域掌握技術(shù)最多的企業(yè)。在2020年至去年3月公開的全固態(tài)電池專利中，豐田以1331件的擁有數(shù)位居第一。排在第二位的是松下，有445件。排名前十的企業(yè)中有6家是日本企業(yè)。日本為實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池首次商用化，正在研究材料、制造方式、生產(chǎn)技術(shù)等方面的創(chuàng)新。

大規(guī)模投資也得到了支持。豐田計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池商用化，在電池開發(fā)和生產(chǎn)方面投入2萬(wàn)億日元（約1044億元人民幣）。豐田正在開發(fā)的全固態(tài)電池比現(xiàn)有電池更耐高電壓和高溫，具有延長(zhǎng)續(xù)航里程和縮短充電時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。2021年，豐田還發(fā)布了搭載全固態(tài)電池的原型電動(dòng)車。

日產(chǎn)將在2026年前共投入1400億日元（約73億元人民幣），以開發(fā)將充電時(shí)間比傳統(tǒng)電池減少三分之一、能量密度提高一倍的全固態(tài)電池。

為了降低全固態(tài)電池的生產(chǎn)單價(jià)，本田在2024年之前投入430億日元（約22.4億元人民幣），在栃木縣工廠建立全固態(tài)電池示范生產(chǎn)線。

韓國(guó)也在最近5年里將全固態(tài)電池專利數(shù)量增加了2至3倍，正在快速追趕。韓國(guó)三家電池公司（LG能源解決方案、SKOn、三星SDI）都開始開發(fā)全固態(tài)電池，而整車公司現(xiàn)代汽車集團(tuán)也制定了推出搭載全固態(tài)電池的車輛的計(jì)劃。

現(xiàn)代汽車制定的開發(fā)路線圖是，2025年前示范量產(chǎn)搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車，2027年準(zhǔn)備量產(chǎn)，2030年左右正式量產(chǎn)。中國(guó)也在為全固態(tài)電池商用化提供高強(qiáng)度支持。

另外，市場(chǎng)調(diào)查企業(yè)SNEResearch預(yù)測(cè)，全固態(tài)電池的需求將從2025年開始全面啟動(dòng)，到2030年將增加到160.1GWh。這是2022年2.1GWh的80倍。

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