豐田電池戰(zhàn)略的優(yōu)勢--電池和車輛的一體化開發(fā)開辟新天地

目錄

? 3輛HEV的二氧化碳減排效果相當(dāng)于1輛EV
? 26萬輛EV電池減少了550萬輛EV的二氧化碳排放
? 豐田打造全系列的電池產(chǎn)品陣容
? 豐田的做法，高度平衡五大要素
? 豐田所做的是為了生產(chǎn)讓客戶放心的電池
? 活用HEV積淀的技術(shù)，生產(chǎn)新一代電池
? 車輛、電池一體化開發(fā)降低一半的電池成本
? 全固態(tài)電池從HEV開始
? 更加靈活的電池供應(yīng)
? 截止2030年高達(dá)1.5萬億日元（約合人民幣881.2億）的投資
? 豐田的優(yōu)勢

9月7日、豐田汽車召開了主題為“豐田的電池研發(fā)·供應(yīng)”的說明會(huì)，除了眾多媒體外，還面向國內(nèi)外的投資者和分析人士發(fā)布了最新信息。

主講人是負(fù)責(zé)技術(shù)開發(fā)的前田昌彥CTO（Chief Technology Officer）。

在答疑環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)生產(chǎn)的CPO（首席生產(chǎn)官）岡田政道、負(fù)責(zé)公共關(guān)系的長田準(zhǔn)CCO（首席傳播官），以及致力于電動(dòng)汽車的創(chuàng)新和效率提升、新電池的開發(fā)、碳中和燃活用的CN先進(jìn)開發(fā)中心的負(fù)責(zé)人海田啓司共同說明了豐田的電池戰(zhàn)略。

歐洲已經(jīng)公布了一項(xiàng)在2035年禁止銷售裝載燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的法規(guī)草案。美國也制定了2030年電動(dòng)汽車銷量要占新車總銷量一半的目標(biāo)。

無論是為了應(yīng)對(duì)這些新的監(jiān)管制度，還是為了實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，開發(fā)和確保有競爭力的電池成為了關(guān)鍵。汽車生產(chǎn)商開始緊鑼密鼓地籌備電池工廠建設(shè)和制定投資計(jì)劃。

豐田在EV（電動(dòng)汽車）銷量方面并不引人注目。1997年，豐田推出了世界上第一輛量產(chǎn)的HEV（混合動(dòng)力）乘用車--普銳斯，也是最早從事電池內(nèi)部生產(chǎn)的汽車生產(chǎn)商之一。豐田的優(yōu)勢在哪里？又是如何繪制未來的發(fā)展藍(lán)圖呢？

本期節(jié)目將引用前田CTO的會(huì)議演講資料，從開發(fā)和供應(yīng)兩個(gè)方面為大家介紹豐田的電池戰(zhàn)略。

3輛HEV的二氧化碳減排效果相當(dāng)于1輛EV

今天將由我為大家說明為實(shí)現(xiàn)碳中和，豐田在電池開發(fā)和供給方面所做的工作。 首先我以工業(yè)產(chǎn)品為例，為大家說明什么是碳中和。碳中和是指，把生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、再利用、廢棄處理，即整個(gè)生命周期過程中產(chǎn)生的二氧化碳“清零”。 自工業(yè)革命以來，世界中的二氧化碳濃度一直在增加。削減二氧化碳排放量，刻不容緩。 對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)來說，普及電動(dòng)化是達(dá)成碳中和的重要舉措。 根據(jù)豐田的測算，每3輛HEV的二氧化碳減排效果就相當(dāng)于1輛EV。 現(xiàn)在HEV相對(duì)更便宜，對(duì)于即將普及可再生能源的地區(qū)來說，充分利用HEV的電動(dòng)化，能夠有效減少碳排放；對(duì)于已經(jīng)擁有豐富可再生能源的地區(qū)來說，加快普及EV、FCEV等ZEV（零排放車輛）則十分重要。 而在南美洲這樣的地區(qū)，甚至已經(jīng)開始使用生物乙醇。 如上所述，我們要解決的問題是如何減少碳排放、或者說如何讓碳排放無限接近到“零”。不同地區(qū)的能源情況不一樣，二氧化碳減排的選擇也就不同。為了擴(kuò)大實(shí)現(xiàn)碳中和的選擇，需要積極嘗試各種方案。 基于以上想法，豐田正努力推進(jìn)全方位的電動(dòng)化事業(yè)。我們希望能夠?yàn)椴煌貐^(qū)提供，既滿足客戶需求，又能減少二氧化碳排放的，“能夠可持續(xù)發(fā)展及具有實(shí)用性的汽車”。

26萬輛EV電池減少了550萬輛EV的二氧化碳排放

首先，讓我們回顧一下迄今為止豐田在電動(dòng)車領(lǐng)域所取得的成績。 豐田于1997年推出了世界上第一款量產(chǎn)HEV：普銳斯。截止目前，豐田的HEV的累計(jì)銷量已達(dá)約1810萬輛。如上所述，3輛HEV的二氧化碳排放量減排效果就相當(dāng)于1輛EV，也就是說，減少了相當(dāng)于550萬輛EV的二氧化碳排放量。另外，HEV上搭載的電池，則僅相當(dāng)于約26萬輛EV的電池。也就是說，豐田的HEV用等同于26萬輛EV的電池，減少了550萬輛EV的二氧化碳排放量。 未來，鑒于市場變化，我們將充分利用從之前的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮優(yōu)勢，擴(kuò)大EV、PHEV等產(chǎn)品的生產(chǎn)，進(jìn)一步為全球各個(gè)地區(qū)的客戶提供更加豐富電動(dòng)汽車選擇項(xiàng)，通過加速電動(dòng)汽車的普及，致力于削減二氧化碳的排放量。

豐田打造全系列的電池產(chǎn)品陣容

支撐全方位電動(dòng)化的核心技術(shù)由三部分組成：電機(jī)、電池和動(dòng)力控制單元。 今天，想跟大家聊聊其中最為重要的電池。希望大家了解豐田在量產(chǎn)電動(dòng)汽車中所培養(yǎng)出的電池開發(fā)生產(chǎn)的獨(dú)特思維方式和競爭力。 在推動(dòng)全方位電動(dòng)化的同時(shí)，豐田也全方位地研發(fā)、制造電池。HEV需要擁有瞬間爆發(fā)力的電池，PHEV和EV則需要更耐用的電池。 用于HEV的鎳氫電池和鋰離子電池，我們將根據(jù)兩種電池的特點(diǎn)，不斷進(jìn)化升級(jí)。 今年發(fā)布的雙極性鎳氫電池，擁有良好的瞬間爆發(fā)力，今后，我們將搭載在更多的車型上。用于PHEV和EV的鋰離子電池則將更注重降低成本和提升耐久性能。 為此，我們正抓緊研發(fā)，希望能在2030年前為廣大消費(fèi)者提供，升級(jí)版的新型鋰離子電池。

豐田的做法，高度平衡五大要素

接下來我將就電池的開發(fā)，為大家說明豐田最為珍視的東西。 在電池開發(fā)中，豐田認(rèn)為，最重要的是能夠讓客戶安心使用。因此，豐田一直在努力尋求安全、壽命、品質(zhì)、性價(jià)比、性能方面的高度平衡。

例如，延長使用壽命能夠促進(jìn)車輛保值；如果考慮車輛的續(xù)航里程，那么就需要開發(fā)出能量密度高的高性能電池；我們希望能夠加快充電速度，但充電速度過快又會(huì)影響電池使用的安全性等等。

我們希望把通過HEV培育的技術(shù)運(yùn)用到EV電池之中，提供讓消費(fèi)者安心使用的電池。

這關(guān)系到“安心”的五大要素之間需要保持某種平衡。有時(shí)當(dāng)你想突出某一要素，就可能會(huì)與其他要素沖突。

例如，如果為了追求“高性能”，要提高充電速度，但是又會(huì)容易導(dǎo)致起火發(fā)熱，影響“安全”。

這里的關(guān)鍵就是后面要提到的“電池和車輛的一體化開發(fā)”。

電池的使用方式取決于車輛的使用方式。例如，出租車有出租車的使用方式，由于我們掌握了充電頻率、電池溫度等信息，因此可以在電池的評(píng)估和設(shè)計(jì)中考慮到這些使用條件。

前田CTO說：“僅開發(fā)汽車或僅開發(fā)電池是很困難的?！?/p>

要找到這五大要素的最佳平衡點(diǎn)，需要掌握行駛條件和使用環(huán)境等實(shí)際駕駛數(shù)據(jù)，需要知曉更換電池后的情況、需要了解電池內(nèi)部發(fā)生的情況，然后反復(fù)、再反復(fù)地進(jìn)行驗(yàn)證。

在電池和車輛兩個(gè)領(lǐng)域都堅(jiān)持踏實(shí)、穩(wěn)健的努力付出，正是“豐田的優(yōu)勢”（前田CTO）

豐田所做的是為了生產(chǎn)讓客戶放心的電池

接下來，我就鋰離子的主題，給大家介紹3個(gè)豐田為生產(chǎn)可安心使用的電池付諸不懈努力的事例，首先是安全方面的事例。 在運(yùn)動(dòng)型駕駛等對(duì)電池負(fù)荷較重的駕駛過程中，電池單體會(huì)有局部異常發(fā)熱的跡象。 我們通過剖析電池內(nèi)部、并進(jìn)行大量模型實(shí)驗(yàn)，摸清了駕駛方式對(duì)電池內(nèi)部的影響及其機(jī)制。 基于該結(jié)果，通過對(duì)電壓、電流和溫度進(jìn)行多重監(jiān)控，分別監(jiān)測電池單體、電池組、電池包的局部異常發(fā)熱的跡象，防患于未然。 并且為了防范異常發(fā)熱，還會(huì)進(jìn)行電池控制。 研究每一塊電池的局部細(xì)節(jié)，確保安心、安全、可靠。這一思想也將延續(xù)到EV系統(tǒng)之中。 第二個(gè)是追求長使用壽命的事例。 我們把在HEV電池研發(fā)中培養(yǎng)的技術(shù)運(yùn)用到PHEV之中，用于C-HR的電池則更進(jìn)一步，提高了10年后的容量保持率。在馬上要投放到市場的豐田bZ4X的開發(fā)中，豐田更是將目標(biāo)設(shè)定為90%，這是一個(gè)世界級(jí)耐用性目標(biāo)。 接下來將列舉其中的一個(gè)案例說明為延長電池使用壽命而進(jìn)行的開發(fā)活動(dòng)。 通過剖析鋰離子電池內(nèi)部，我們發(fā)現(xiàn)，電池負(fù)極表面產(chǎn)生的變質(zhì)物質(zhì)，對(duì)電池的壽命有很大的影響。 為了抑制這種變質(zhì)物質(zhì)的產(chǎn)生，并摸清其產(chǎn)生機(jī)制，我們?cè)谶x材、包裝結(jié)構(gòu)、控制體系等各個(gè)方面紛紛采取了應(yīng)對(duì)措施。 正是通過細(xì)致入微的分析以及腳踏實(shí)地的反復(fù)研究調(diào)整，才提升了電池的耐久性性能。 第三個(gè)是對(duì)高品質(zhì)追求的事例。 在生產(chǎn)過程中，如果有金屬異物進(jìn)入電池，就有可能使正負(fù)極直接進(jìn)行電連接，發(fā)生故障。 因此，豐田會(huì)通過模擬，確認(rèn)各種可能混入生產(chǎn)線中的異物大小及形狀，以及對(duì)耐久性的損害，明確與異物對(duì)電池的影響程度。 并根據(jù)模擬結(jié)果，考慮各種異物的尺寸、形狀，避免生產(chǎn)中異物的混入，進(jìn)行嚴(yán)格的品質(zhì)管控。 上述內(nèi)容只是其中很小的一部分，通過踏實(shí)、細(xì)致的分析，基于過去HEV的電池反饋情況總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，我們將一如既往地為客戶提供可安心使用的電池。 對(duì)于電池來說，起火是最致命的故障。為了確保電池即使在劣化時(shí)也不會(huì)自燃，必須提前進(jìn)行分析和調(diào)查，并密切監(jiān)控電池狀態(tài)。 過去是將“溫度”、“充電量”、“電流”、“劣化狀態(tài)”各個(gè)條件相乘進(jìn)行評(píng)估，現(xiàn)在這種評(píng)估方式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，最近更是采用了人工智能分析技術(shù)，來彌補(bǔ)數(shù)據(jù)分析的不足。 多年來堅(jiān)持公司內(nèi)自主開發(fā)電池的優(yōu)勢在這些地方也大放異彩。

活用HEV積淀的技術(shù)，生產(chǎn)新一代電池

今年7月發(fā)布的新型Aqua采用了與豐田自動(dòng)織機(jī)共同研發(fā)的新型雙極性鎳氫電池。此款電池創(chuàng)新性地采用了雙極性結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)用車載電池的實(shí)用化。與搭載在老款A(yù)qua的電池相比，輸出密度提高了2倍，讓加速更有力量。 關(guān)于下一代EV的電池，即將與上市的TOYOTA bZ4X，充分借鑒了豐田自1996年推出RAV4 EV以來不斷發(fā)展的EV技術(shù)，以及有關(guān)HEV電池和電動(dòng)化車輛的最新技術(shù)。

車輛、電池一體化開發(fā)降低一半的電池成本

下面將圍繞未來的電池發(fā)展情況進(jìn)行說明。 為了普及EV，我們希望能控制成本，以更優(yōu)惠的價(jià)格提供給消費(fèi)者。對(duì)于電池，我們希望通過研發(fā)材料和結(jié)構(gòu)，爭取實(shí)現(xiàn)降低30%以上的成本。對(duì)于整車而言，從TOYOTA bZ4X開始，直至2030年，逐漸降低每公里的耗電量，努力達(dá)成減少30%的目標(biāo)。減少耗電量能夠減少電池容量，也就意味著可以將成本降低30%。 通過這些對(duì)車輛及電池一體化的研發(fā)，我們希望在2030年前，實(shí)現(xiàn)較TOYOTA bZ4X，每輛車電池成本降低50%的目標(biāo)。

全固態(tài)電池從HEV開始

液流電池正努力挑戰(zhàn)材料演進(jìn)和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。并且，豐田也正在努力踐行將全固態(tài)電池投入實(shí)際應(yīng)用的目標(biāo)。 我們將努力研發(fā)3種電池，到了2030年前，將提升各款產(chǎn)品的特性，推出能夠讓客戶放心出行的電池， 其次是全固體電池。 關(guān)于全固態(tài)電池，我們正在思考開發(fā)大功率、續(xù)航里程長、充電時(shí)間短的電池。 去年6月，由豐田生產(chǎn)的搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)車，在測試路線上進(jìn)行了行駛試驗(yàn)。目前已經(jīng)到了獲取車輛行駛數(shù)據(jù)的階段。根據(jù)這些數(shù)據(jù)加以改良后，去年8月，搭載全固態(tài)電池的電動(dòng)車正式取得牌照，開始行駛實(shí)驗(yàn)。 在開發(fā)過程中，我們了解到全固態(tài)電池里的離子會(huì)在電池中高速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高功率輸出。我們希望這個(gè)特性能夠用于HEV上，發(fā)揮全固態(tài)電池的優(yōu)勢。 另一方面，還有電池壽命短的課題。為了解決這一課題，需要繼續(xù)以開發(fā)固體電解質(zhì)材料為主進(jìn)行研究。 通過不斷發(fā)現(xiàn)問題，我們一點(diǎn)點(diǎn)努力實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的實(shí)用化。 將全固態(tài)電池率先引入HEV，其中的目的之一也是為了盡快將其推向市場，收集客戶的評(píng)價(jià)并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。 不是突如其來為EV打造可大規(guī)模裝配電池的生產(chǎn)線，而從電池更小型、且開發(fā)比較成熟的HEV入手，能更快地將其推向市場，也更容易提高生產(chǎn)技術(shù)。可以說這是著眼于廣泛使用的豐田的獨(dú)有方式。

更加靈活的電池供應(yīng)

要想普及EV，建立電池供應(yīng)系統(tǒng)也很重要。 在電動(dòng)車市場快速擴(kuò)大的背景下，為了響應(yīng)各地區(qū)不同客戶的需求， 我們正在構(gòu)建一個(gè)靈活的體制，在消費(fèi)者需要的時(shí)間穩(wěn)定地提供消費(fèi)者需要的數(shù)量。 豐田的理念是<能夠安心使用的電池>，我們希望與志同道合的老伙伴、新朋友們一道，共同推進(jìn)相關(guān)舉措。 我們正在與各位合作伙伴討論大概3年后的電池需求，并著手制定計(jì)劃。 集團(tuán)內(nèi)部，我們也將縮短生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，建立能夠迅速供給的體制。

豐田集團(tuán)內(nèi)的生產(chǎn)方式，換而言之是“以基礎(chǔ)小單位起步”的方式。根據(jù)岡田CPO說法，這是吸取了雷曼兄弟金融危機(jī)的教訓(xùn)。

“當(dāng)（生產(chǎn)臺(tái)數(shù)）增長時(shí)，我們意識(shí)構(gòu)建大規(guī)模的生產(chǎn)線弱化了我們應(yīng)對(duì)變化的能力。在數(shù)字攀升時(shí)，很難注意到隱藏在深處的風(fēng)險(xiǎn)。因此基于‘只在必要的時(shí)間生產(chǎn)必要數(shù)量的必要的產(chǎn)品’的豐田基本理念，我們必須采取能降低風(fēng)險(xiǎn)的增長方式?！?/p>

另一個(gè)問題是在電池生產(chǎn)上，我們尚未形成成本降低、生產(chǎn)穩(wěn)定再出新品的基本構(gòu)架。

為了能從容應(yīng)對(duì)變化，豐田采取了“以基礎(chǔ)小單位起步”的戰(zhàn)略。

截止2030年高達(dá)1.5萬億日元（約合人民幣881.2億）的投資

接下來，我就2030年前電池開發(fā)和供應(yīng)問題進(jìn)行總結(jié)。 我們以2030年為目標(biāo)，在研發(fā)方面，通過車輛及電池的一體化研發(fā)，目標(biāo)是將每輛車的成本降低到50%以下。 在供給方面，我們將根據(jù)消費(fèi)者不斷變化的需求，靈活應(yīng)對(duì)。 例如，當(dāng)EV的普及速度超出預(yù)期時(shí)，我們將提供比目前正在探討的180GWh更高的，200GWh以上的電池。 另外，從現(xiàn)在起到2030年，在電池供應(yīng)體系的完善和研發(fā)方面，我們預(yù)計(jì)將投入約1.5萬億日元（約合人民幣881.2億）的資金。通過建立研發(fā)及供應(yīng)體制，我們將努力普及EV等電動(dòng)化車輛。 我們將從開發(fā)和供應(yīng)供給兩個(gè)方面完善體制，推動(dòng)包括EV在內(nèi)的電動(dòng)汽車的普及。 為了實(shí)現(xiàn)2050年碳中和的目標(biāo)，今后，想必各地區(qū)的能源狀況、基礎(chǔ)設(shè)施、消費(fèi)者感知及對(duì)便利性的追求也會(huì)不斷變化。 在電動(dòng)車中，車輛與電池息息相關(guān)。自1997年起，作為汽車生產(chǎn)商，豐田一直堅(jiān)持在集團(tuán)內(nèi)部生產(chǎn)電池。雖然電動(dòng)車的未來具有很多的不確定性，但我們依然會(huì)以切實(shí)的步伐向前邁進(jìn)。 為了實(shí)現(xiàn)提供“能夠可持續(xù)發(fā)展及具有實(shí)用性的汽車”這一目標(biāo)，豐田將提高應(yīng)變能力和競爭力，切實(shí)普及更優(yōu)質(zhì)的電動(dòng)化車輛，為碳中和貢獻(xiàn)綿薄之力。

1.5萬億日元（約合人民幣881.2億）的投資規(guī)模是包括HEV電池在內(nèi)的開發(fā)和供應(yīng)的總值，其中新產(chǎn)線的投資占到了1萬億日元。

截止2025年，豐田將啟用10條生產(chǎn)線，2026年至2030年，將以每年新增10條產(chǎn)線的速度，總共為EV的投入70條產(chǎn)線。

岡田CPO表示：“我們將控制每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)量和人員數(shù)量，縮短生產(chǎn)線投入的交貨時(shí)間，以便更靈活、更快速地響應(yīng)需求。投資生產(chǎn)線時(shí)也將活用HEV電池生產(chǎn)線的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，努力削減成本?！?/p>

豐田的優(yōu)勢

到2030年，豐田的投資金額將達(dá)到1.5萬億日元（約合人民幣881.2億），年產(chǎn)能提升至200GWh以上，生產(chǎn)線增加至70條等等，記者發(fā)布會(huì)上一個(gè)個(gè)規(guī)模宏大的數(shù)字被公布出來。

能夠充分利用巨額投資的優(yōu)勢來自于豐田自開發(fā)第一輛普銳斯以來點(diǎn)滴積累、聚沙成塔的電池開發(fā)技術(shù)，以及車輛和電池的一體化開發(fā)。

為了向按照不同方式使用汽車的各類車主提供一份電池開發(fā)理念強(qiáng)調(diào)的“安心”，豐田正孜孜不倦地探究鎳電池、鋰電池和全固態(tài)電池等各類電池的可能性，豐田戰(zhàn)略不僅局限在電動(dòng)汽車，更是放眼于電池的全陣容產(chǎn)品。