日產聯手NASA！2028年實現固態電池量產，成本降一半

日本汽車制造商日產汽車公司（Nissan）在固態電池（ASSB）領域的藍圖正在逐步清晰。日產負責先進電池研發的副總裁Kazuhiro Doi稱：“全固態電池可以改變電動汽車行業的游戲規則。”

4月11日，日產正式公布疊層軟包全固態電池電芯的試點生產設施，計劃于2024年建成一條生產線并投入使用，2028年正式投產。日產全固態電池試點生產設施位于日本神奈川縣的日產汽車研究中心內，項目旨在進一步推動全固態電池的開發與應用。

此前，日產的固態電池可行性研究實驗室正在進行小規模、手工試制的電池實驗。目前該實驗室每月只能生產大約50個四層軟包固態電池，而僅一輛電動車就需要大約5000個軟包固態電池。因此，規模化電池生產設施的建設對其固態電池的商業化進程至關重要。

圖片來源：日產官網

“日產汽車2030愿景”中提出，日產計劃到2024財年在日本橫濱建造固態電池試點工廠。到2026財年，共投入2萬億日元（約合1128億人民幣）加快電動技術轉型。同時，日產計劃在2028財年實現固態電池大規模量產，并在同年推出首款搭載獨創全固態電池的電動車型。

日產承諾在6年內將重量更輕、體積更小、能量密度更高的固態電池推向市場，并認為這一突破將幫助公司在皮卡、大型SUV甚至是跑車等細分領域推出電動車型，提升電動車型的競爭力。

日產汽車公司執行副總裁，負責研發與產品開發的中畔邦雄（Kunio Nakaguro）表示：“日產汽車通過廣泛的研發工作，積極投身于分子級電池材料的研究、安全且高性能電動車型開發等領域，引領電驅化技術的發展。同時，日產汽車利用電動車型作為儲能電池支持城市的發展。”

日產研發的固態電池能量密度接近傳統鋰離子電池的兩倍，同時具有出色的充、放電性能，充電時間為鋰離子電池的三分之一，并且減少了昂貴的稀有金屬用量，有效降低了電池成本。

根據規劃，到2028財年，全固態電池能夠將電池成本降至每千瓦時75美元（約合人民幣477元），并在未來進一步降低至每千瓦時65美元（約合人民幣414元），以實現電動車型和燃油車型的成本平價。據了解，目前三元鋰電池的成本已超過每千瓦時1000元。

Kazuhiro Doi表示，“固態電池的能量密度是目前鋰離子電池的兩倍，因此就像一個更危險的潛在炸彈。如果發生重大事故，固態電池可能會比現在的電池更具災難性。”但他也堅信，日產現在可以克服此類安全問題，以及其他導致固態電池難以交付的關鍵難題。

在生產固態電池時，需要經過一系列嚴格的標準。首先，漿料必須打得很細，才能最大限度地提高電池的導電性。其次，陰極-電解-陽極層必須要精確地排列。在此過程中，日產還必須提升所有程序的速度，以便實現大規模生產。

“這些程序都與精度有關，但精度又關系到生產成本和速度。”Kazuhiro Doi說，“與傳統的鋰離子電池相比，這是一套更為復雜的工藝。”

日產汽車近年來積極與電池材料、工藝流程設計以及測試設計等方面的科學家和大學開展合作，已在正極材料與構造、計算材料科學、保護層、精密混合工藝、材料表面涂層、維持界面穩定等六大方面，取得技術突破。

在正極材料與構造方面，日產采用纖維狀粘合劑取代傳統粘合劑，使得正極活性物鋰離子的移動不設障礙，大幅降低電芯阻抗。同時，通過正極活性物與固態電解質的精密混合技術，也能進一步降低電芯阻抗。

研發人員發現了一種可以抑制樹枝晶形成的材料，可以避免樹枝晶導致的電池短路。他們還發明了一種允許電解質和電極反復膨脹收縮而不分離的設計，進一步提高安全性。最重要的是，據Kazuhiro Doi團隊透露，他們已經破解了在低溫下快速充電的難題。

日產汽車是首批自主研發車載鋰離子電池技術的企業之一，迄今為止已進行了長達30年的探索，目標是到2028年將電池成本降低65%以上（與第二代日產聆風相比）。

日產2010年率先推出了售價相對便宜的量產型聆風電動汽車（Nissan LEAF），目前全球銷量超過50萬輛，尚未發生過任何電池方面的重大事故。雖然該車型采用的電池技術與固態電池技術不同，但部分技術是通用于各類電池的，比如電池單元的層壓技術。

日產聆風電動汽車（Nissan LEAF）

此外，日產汽車4月9日宣布正在與美國宇航局（NASA）合作開發新型全固態電池，以取代傳統鋰離子電池，作為2028年產品發布和2024年試點工廠采用的電池。這種全固態電池足夠穩定，甚至可以用于心臟起搏器。體積只有目前電池的一半大小，充滿電僅需15分鐘。

日產與NASA將創建“原始材料信息平臺”，可以在該機構龐大的電池數據庫中搜索有效的材料組合。通過人工智能模擬數十萬種材料組合的效果，盡可能避免現有電池中使用的稀有金屬材料。通過與NASA的合作，日產相信可以更快找到固態電池陰極和陽極的最佳化學成分配方，研究時間將從5-20年縮短到2-3年。

固態電池近年來正成為最具前景的動力電池技術路線之一。全球各大汽車制造商都在進行全固態電池研發，包括日產的本土競爭對手豐田汽車、德國的大眾汽車以及美國的福特汽車、通用汽車等。

其中，通用汽車也曾與NASA合作，制造了阿波羅任務中的月球車。通用汽車還在不久前宣布，和本田汽車正在合作開發下一代電動汽車。大眾汽車正與初創公司QuantumScape合作開發固態電池。去年，福特公司建立了一個價值1.85億美元的研究中心，用于開發和制造固態電池。

面對固態電池領域越來越多的競爭對手，日產認為，單干和自主研發比合作更有優勢，至少在初期是這樣的。在談及外部供應商時，Kazuhiro Doi表示：“他們沒有成熟的技術，無法與我們這樣的汽車制造商合作。”

日產汽車希望控制固態電池設計和制造等領域的技術訣竅，而不一定是原材料本身的化學成分。“這將是我們在固態電池領域的核心競爭力，”Kazuhiro Doi對日產固態電池的未來表示信心，“我們目前談論的是研發過程，所以沒有百分之百的信心。但只要我們努力，我們就可以做到。”

雖然固態電池移除了傳統鋰離子電池的液體電解液，但仍不可避免一部分昂貴的稀有金屬用料，比如鈷、鎳等。Kazuhiro Doi表示，日產還在堅持探索無鈷陰極，可能會使用儲量豐富、價格低廉的硫或錳作為陰極材料。在陽極方面，日產表示看到了硅基或鋰金屬化合物的潛力。

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