现在丰田所做的硫化物的全固态电池仍然停留在研发的阶段，所以在现阶段的技术水平，绝对不可能量产，但是这种研究对于电池的研究还是起到了很重要的作用的。
本文为NE时代和同科芯能于10月16-17日联合主办的 "2019中日韩下一代新能源汽车电池技术大会"演讲嘉宾的现场实录。
演讲人：ARM实验室、前本田研发部门核心专家 大木栄幹
演讲主题：日本车企全固态电池的历史和现状   我来自ARM技术，我是大木。今天的主题是日本车企全固态电池的历史和现状。首先介绍一下我们公司，我们公司主要的业务有两项，第一个是氧化还原的电池业务，第二个是电池相关的咨询。我们的业务特点不仅仅提供信息，也可以实际制作电池，并且向客户提供相关的信息，支持客户进一步进行研发。当然，我们也可以制作全固态电池，支持客户的业务。 接下来简单自我介绍一下，首先我进入索尼公司，索尼有一位先生说，十年以后锂离子电池会淘汰，要做多价电池，之后我又到了丰田公司。当时丰田也是在建立电池研究部门，我正好进入了丰田。之后电池研究部门成立了全固态电池研发和新活性物质的研究。之后，我希望能够进一步进行实用化，因此我去了本田，进行了用于混合动力车的电池开发，并且参与制定本田电气化战略以及实用化。我想利用在这些汽车公司所获得的知识，可以支持更多的客户，所以这就是我现在在ARM的工作。 接下来简单谈谈今天要发表的内容以及结论。首先，丰田对于全固态电池的态度是什么，以及丰田内部的现状和外部舆论的期待之间的差距，我想要解释这方面的内容。还有全固态电池的实际性能，最后就是对于未来的期待等。 先说一下结论，现在丰田所做的硫化物的全固态电池仍然停留在研发的阶段，所以在现阶段的技术水平，绝对不可能量产，但是这种研究对于电池的研究还是起到了很重要的作用的。 今天要讲的主题全固态电池，对于这种电池来说有很多不同的类型。我们通常会称为全固态电池或者固态电池，但是今天我的主题分享的对象是主要是丰田做的硫化物的无机固态电解质电池。 为什么丰田大力投资全固态电池？丰田确实有一些社会责任，丰田的愿景认为自己有责任将内燃机转化为电动汽车，助力于改善地球环境。2007年丰田宣布他们要争取在2030年电气化达到50%，今年6月又再次宣布50%的目标要在2025年之前实现，因此可以看到他们将进一步推动电池研发。 另外一点，丰田的创立者是丰田佐吉，他曾经有一个梦想，在2020年左右，只要充一次电就可以从日本开到美国。他想开发这样的电池，这曾经是丰田创立者的梦想，他表示谁开发出这样的电池，将自掏腰包奖励一百万元。之后丰田助力于电池开发，当然不可能直接实现创立者所说的电池，所以他们就想到了全固态电池和空气电池，对于丰田来说全固态电池和空气电池是能够实现创立人所提的过渡阶段。 为什么要去着眼于全固态电池？可以用上图表示，对于电池来说，它是有储电的活性材料，以及运输载体——锂电解质载体所组成的，而两者之间有界面。丰田认为，这个界面对于这种装置来说是非常重要的，对于锂离子电池来说，它的界面由液态和固态组成，而燃料电池、空气电池需要加上气态，就是三种形态的界面。于是丰田公司就想象，如果全部变成固态的话会怎么样呢。所以，可以说这是一种学术上的兴趣，它的研发目标就是全固态电池。 接下来是丰田对外发表过的信息，对于电池来说，它非常显化的指标就是能量密度，所以丰田就用能量密度来表示他们开发全固态电池的一些目标。但是丰田说的是他们的目标挑战是提高其能量密度，但是很多媒体都以为全固态电池就可以实现高能量密度，也进行了报道，这对于丰田来说是始料未及的。他们在2008年左右发表了这样的信息，当时丰田完全没有考虑到电动汽车，他们主要考虑的是混动汽车。因为他们认为如果可以做能量密度大的电池，混动用的电池可以变小，这是他们的意图。但是外部舆论或者外部很多人认为这个电池就是用于电动汽车，这也是丰田内部想法和外部舆论之间出现的差别。 从2004年，丰田就开始了全固态电池的研发。刚刚开始研发时，外部舆论并未对此进行关注，但是丰田还是默默地进行了开发。丰田成功地将电池搭载到了电动汽车COMS中，但是它的容量非常小，每小时2安培。所以，证明他们当时开发的电池是用于混动汽车的，所以只能搭载于小型的电动汽车中。虽然已经实现到了这个阶段，但是丰田最后还是得了结论，很难量产。其中一个问题是，因为量产实在是过于困难，因为和液态电池相比，最大的问题是露点（空气湿度达到饱和的时的温度）的管理。液态电池注液时比较谨慎即可，但是对于全固态电池，在所有阶段都必须要保持恒定的温度，这点非常困难。第二就是粘合方面，做相关液体的时候会有问题，而且会有隔膜层需要很薄，而且它的按压压力要求非常高，所以量产就会出现很多问题。接下来这点我也会谈到，它的性能也有问题。因此，量产非常困难，它们就放弃了单独量产这一计划。 丰田一直做研发，但是外部没有自己做，但是外部认为丰田似乎做的事情很厉害，所以2018年日本推出全固态电池量产计划的时候，很多公司纷纷参加。可以说，它的目标可以说是不了解汽车行业的人所制定的目标，所以在一年以后，这个项目内部出现了重重矛盾和阻碍。 关于国家项目先放在旁边，接下来看一下丰田未来的计划。之前丰田曾发表明年将在东京奥运会推出全固态电池的电动汽车，之后他们又何去何从？之后我认为他们也会在各地车展展示搭载了全固态电池的电动汽车。还有一点，因为是租赁，所以有可能也会出售，这个可能性较低。但是如果是在现阶段的技术水平，可以断定量产是绝对不可能的。为什么？刚刚谈到了工艺，谈工艺之前，最大的原因是它的性能不好。假设这个黑色的线是现在市场上电池的性能，在外部舆论看来，似乎好像有这样的期待，在所有方面全固态电池都优于现有电池。但是事实上现在在所有指标上和锂电池相比，这种全固态电池的性能是更差的。因为它还是一种研发目标，所以谈论成本没有意义，就不谈成本了。在耐久性方面，刚才Tadahiko Kobota先生谈到了三星做的实验，实验结果可以看到，耐久性并不优于锂电池。 接下来谈谈能量密度以及快充。之前很多人谈到了全固态电池可能会提高能量密度，其中一个原因是，因为可以减少外部材料，可以提高能量密度的材料，但是这个并不仅仅是全固态电池特有的特性，这一点对于使用电解液的电池也是有一样的可能性，所以并不是全固态电池独有的好处。 另外一点，对于电池组来说，不需要冷却材料，这个有人说也是它的好处之一。本身冷却材料占5%~10%的体积，减少了这样的体积它到底能够提高多少性能？之前的三星实验也许不需要冷却，但是也许需要加热，但是需要加热的话，对于能量的消耗也是比较大的。所以在体积的性价比方面，是否全固态电池价值如此之大？甚至比锂电池更加有价值？这是值得商榷的。 另外一点是快充，事实上对于快速放电方面，从丰田所发表的论文以及其他公司的论文来看，确实在快速放电方面，全固态电池比液态电池有可能实现更高的放电速度。但是问题在于，包括我以及绝大多数的研究人员并没有确认过可以进行快速充电的任何证据。所以，无论是丰田也好，以及其他相关部门的人员都表示，在充电时候会形成锂枝晶，越是了解全固态电池的人越是否认它可以快充这一点。 难道说全固态电池的研究完全是徒劳无益的吗？并不是这样。通过研究的项目，相关的研发、投资越来越多，放在这里的精力也越来越多，包括锂电池等等对于电池本身的理解都在加深，比如开发出了一种显微镜技术，可以将轻巧、难以用X光电子束的锂电池进行检测，可以准确地模拟和解析锂离子的运动，以及光谱技术等等，在创新上取得了进步，获得了对于开发活性物质有用的信息。对于固态电池来说，它的研发确实推动了一些学术水平的上升，所以它并不是徒劳无益的。对于丰田的开发研究有什么好处？第一，人才的培养，因为有全固态电池的项目，所以它召集吸引了一大批人才，这批人才又培养了一批在当地土生土长的下一代人才。第二，宣传作用。现在普罗大众都知道全固态电池这个东西，而且他们知道丰田是这个行业的翘楚。他们认为丰田拥有超高技艺，会成为他们买丰田汽车的动力，因此进行丰田相关研究，其实也是在宣传整个公司的形象。 一般来说，对于一个行业的翘楚，掌握了很多信息，这可以进行下一步的战略制定。所以，可以看到，即使无法实现量产，对于全固态电池的研发来说，它可以提高整个公司、整个集团的技术水平。当然量产也是一个非常重要的目标。所以，即使无法量产，它也是对丰田来说非常重要的一个项目。 接下来是本田公司的情况，本田对于全固态电池的研发没有丰田资源没有那么多，大概是几个人的小组。现状他们可能会将全固态电池用于像摩托车比较小型的汽车，同时三星也在进行相关的研究，但是现在还停留于大学产学研合作的阶段。刚才Tadahiko Kobota先生所说的三星在制造大型电池方面是比较领先的，但是在性能方面可能不是用于车，可能会制作一些固定式的电池。 最后还有一家公司村田，它在研究氧化物固态电解质的车载电池，可能用于大的车，如果做过相关的话你就知道这是不可能的。 接下来是对于全固态电池未来的展望。对于车辆来说，它的耐久性是非常重要的，也就是说，如果这辆车价格跌落太快对它而言是致命的，这是美国市场的情况。可以看到，内燃车和电动车相比，电池的部分越多，在二手车的价格下落就越多，这是致命的。如果全固态电池可以增加其耐久性，这可能是未来非常重要的方向，我和本田、丰田相关的研究人员讨论之后也是得出了这样的结论，未来可能会朝增加其耐久性这样的方向前进，这是我个人的认识和想法。这就是我今天的演讲内容，谢谢！