国庆假期的最后一天，丰田汽车全球官网释放了一个新闻，目标在2027—2028年推出全固态电池。
这意味着，如果丰田不鸽，第一辆搭载全固态电池的量产车，离现在只有不到两年的距离。
实际上，2027年推出全固态电池这一目标对大家来说并不新鲜，因为早在两三年前，丰田就多次表示，量产全固态电池的时间节点定在2027年。
不止丰田，很多其他车企和电池厂也大致遵循这一规划进度。
只不过这次的不同之处在于，“2027年推出全固态电池”这个被丰田以及行业选手多次提及的时间节点，在如今还剩不到两年之际，又被丰田重申了一遍。
多少给人一种“这事靠谱、能成”的感觉。那么，这事真的靠谱吗？
有哪些新突破？
实际上，今年国庆前后，固态电池领域确实出现了一些技术新突破。
先来说说丰田自己的。再次提出“2027—28年推出全固态电池”的目标，对丰田来说并非无的放矢。
这源于丰田与固态电池合作伙伴住友金属矿山达成了一项联合开发协议，旨在大规模生产全固态电池的核心部件。
这个核心部件就是固态电池的正极材料。
大规模生产的前提是技术达标，而两家公司已经新开发出一种适用于全固态电池的“高耐久性正极材料”。
丰田与住友金属矿山的合作其实从2021年就已开始，双方一直合作研究全固态电池的正极材料，重点解决正极材料在重复充放电周期中的材料退化问题。
正因为开发出了更稳定耐用的正极材料，能在多次充电循环中保持高性能。
所以如今两家公司的目标已从开发新材料，转向提高全固态电池正极材料的性能、质量和安全性，并降低大规模生产成本。
此外，有趣的是，此前丰田一直强调全固态电池小规模量产后将率先应用于混动车型。
而这一次，丰田全球官网上的信息赫然写着：“丰田的目标是在2027—28年推出全固态电池的BEV。”
从搭载混动车型转向搭载纯电动车型，对全固态电池而言，意味着能量密度和电池容量都需要提升，否则不足以支撑纯电车更长的续航。
而丰田在全固态电池技术路线上选择的，也正是能量密度最高的硫化物电解质路线。
硫化物固态电解质
硫化物电解质路线中，固态电解质呈粉状，与电极的接触较好，对界面阻抗的优化更佳，离子电导率也最高，还可实现“无枝晶”金属锂负极。
其电池能量密度最高可达450-500Wh/kg，几乎是目前三元锂电池能量密度的一倍左右。
但硫化物路线的问题在于生产环节的安全性以及成本。
硫化物固态电解质与空气接触就会水解产生硫化氢等剧毒气体，在生产工艺和材料成本上相比其他路线都是指数级增加。
因此，目前走硫化物路线的也基本是丰田、宁德时代这类头部玩家。
其实，成本高一些对丰田来说也不会缺乏市场需求。
根据此前规划，丰田将初步建设年产10GWh的固态电池工厂，首批全固态电池会优先供应雷克萨斯品牌的高端车型。
在豪华品牌上加码革命性的全固态电池，对于喜爱尝鲜的科技爱好者来说，价格高一些还真算不了什么。
国内核心技术突破？
不只是丰田，国庆期间国内在固态电池领域也有新进展。
且相比丰田解决固态电池正极材料的问题，国内全固态电池的技术进展其实更为关键。
因为其解决了全固态电池最大的难题——界面阻抗。
界面阻抗的产生，是由于电解质全部替换成固态电解质之后，原本液态电解质可以很好地把电极包裹起来，但固态电解质与电极之间却不易保持长期稳定接触。
固态材料挤在一起是硬碰硬的状态，界面接触不充分，离子从一个颗粒传导到另一个颗粒的阻抗必然比液态电池大，这也使得固态电池离子电导率比液态电解液低1～2个数量级。
此外，固态电池的电极在充放电时还会膨胀收缩，导致电解质破裂或分离，进一步加剧上述问题。
目前行业的做法是增加一部分浸润液体，这也就是所谓半固态电池的概念。但半固态电池因仍存在电解液，实际上并未脱离使用电解质溶液的液体基电池的范畴。
而国内在解决固态电池界面阻抗这一难点上，新发现了两条技术路线。
一个是中科院金属所，开发了一种新材料。
其研究团队利用聚合物分子的设计灵活性，在分子尺度上制造了一种实现界面一体化的新型材料。该材料不仅具备高离子传输能力，还能在不同电位区间实现离子传输与存储行为的可控切换。
通俗地说，这有点像在分子尺度上为电极和电解质之间搭建了无数座桥梁，可以优化固态电池内部界面阻抗大、离子传输效率低的难点。
据说，当这种新材料作为复合正极中的聚合物电解质使用时，能使固态电池复合正极的能量密度提升达86%，几乎翻了一倍以上。
另一个技术进展则来自中科院物理所，其研究团队开发出一种阴离子调控技术，同样解决了全固态金属锂电池中电解质和锂电极之间难以紧密接触的难题。
不同之处在于，同样是解决界面阻抗，中科院物理所的研究团队是在电解质中引入了碘离子。
当电池工作时，碘离子会在电场作用下移动至电极界面，形成一层富碘界面。
富碘界面会主动吸引锂离子，最终填充电解质和锂电极之间的缝隙和孔洞，维系界面紧密接触，让电极和电解质始终保持贴合，从而提升离子传输能力。
采用这项新技术，未来可以做出能量密度超过500Wh/kg的电池。
由于界面阻抗问题，传统全固态电池在生产工艺上会采用简单粗暴的电池压实手段，比如正极、电解质、负极叠片之后的静压处理，以此增加界面接触面积。
但这种方式其实会缩短电池寿命，也可能带来安全隐患。
而不管是中科院物理所的阴离子调控技术，还是中科院金属所在分子尺度上实现界面一体化的新型材料，都是在固态电池本身材料特性的基础上进行改进。
这种基于材料本身的进步，要远比从生产工艺端解决固态电池的难点更有前景。
如果能得到很好的应用，将大大推动全固态电池的量产进程。
写在最后
量产固态电池有点像是一场时间足够长、跨度足够广的技术竞赛。不管是车企、电池厂，还是其他参与者，不同的技术路径，不同的解决思路，挑战和困难很多，但成功之后的前景也同样诱人。
只不过从参赛者们的自身完赛目标来看，2027年已经近在眼前了。
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