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豐田動力電池的供應與開發

2021-09-10 來源:eefocus

豐田在電動化的步調上一直比較慢,現在仍在不斷調整節奏。最近豐田有加速對動力電池的投資節奏的跡象,目前是放出話來,在2030年前將投資逾135億美元用于電池開發。

 

豐田計劃是通過改進電池使用的材料和電池結構,將電池成本削減30%以上。對此,豐田首席技術官Masahiko Maeda做了《Toward Carbon Neutrality Toyota’s Battery Development and Supply》的介紹。

 

備注:有傳言豐田自己開發的電池采購價格在1.5元/Wh以上,這個數據大概是國內采購價格的2倍以上

 

圖1 2021年1-7月掛豐田牌的PHEV和BEV的量在6717和1632臺

 

一、豐田的電池開發理念

我的理解,豐田對于動力電池的要求還是按照非常苛刻的要求來做的,貴肯定有貴的理由,不是電池供應商降本沒降成。

 

如下圖所示,目前豐田的重心還在混合動力,所以整體的HEV電池的開發目標是提高倍率,把HEV的功率提升上去。從PHEV和BEV這個組別來看,豐田分為傳統鋰電演化電池和新鋰電子電池(這個是豐田想要做的黑科技)

 

圖2 豐田的動力電池分類

 

從當前的要求來看,豐田的要求是相當高的,也就是在bZ4X上做長壽命電芯,按照下面這個圖的做法是10年衰減10%(可能伴隨10-15萬的續航)。

 

圖3 豐田定義的下面的正式的bZ4X的壽命要求非常高

 

延長電池壽命的辦法主要是負極的表面處理,在電池材料端的濕度控制,電池的冷卻結構和電池管理系統的合理控制。

 

圖4 豐田電池的長壽命設計

 

在質量層面,采用內卷的異物控制,充分發揮質量控制的潛力來控制異物。

 

圖5 豐田的電芯質量控制

 

核心還是一句話,豐田想要使用自己在HEV時代開發的經驗來延續在BEV的開發上面。我很好奇這款bZ4X會不會像之前的C-HR和IZOA一樣。

 

圖6 BEV上應用HEV開發積累的技術,這個邏輯我沒想明白

 

如果按照C-HR 1.5元/Wh來估算,bZ4X還需要1.2元/Wh左右,到豐田計劃的下一代,大概能做到0.84元/Wh。如果能達到豐田所說的電池壽命10年(15萬公里)衰減10%,這個電池的性價比還可以的,因為可以使用很久。

 

圖7 豐田的下一代電池(演進)

 

二、固態電池的進展

從下面這張圖來看,豐田是要在30%的電芯結構上做變化,固態電池是以軟包的形式承載的。

 

備注:軟包電池的狀態真的可能要到固態電池階段才有出路

 

圖8 第一次看到了豐田的固態電池試制品

 

這里很有意思的事情,是豐田把去年裝上車的固態電池的事情拿出來說了。2020年6月,豐田造了搭載固態電池的概念電動車,8月開始在測試路線上進行了行駛試驗,也就是說豐田專門造了一些工程樣車獲取車輛行駛數據。

 

圖9 豐田的固態電池測試車輛

 

根據下面這一頁材料,豐田這臺車可能是一個HEV的固態電池,也就是說豐田的工程師第一優先級還是做了HEV電芯來支持HEV電池的鋰電化,要比較長期才能用在BEV上面,這個是我覺得最出人意料的事情。

 

圖10 固態電池的首用是用在HEV上面,豐田的工程師真是有意思

 

在這里,我的看法開始改變了,這么高的要求,對于CATL和弗迪電池來說要滿足也并不容易。豐田的2030年200GWh的需求,到底怎么分配是一個很有意思的事情,不過說實話短期內不參與BEV的游戲,到了2030年也很難憑空出來。

備注:BEV目前來看是后發,也可以追一追。豐田到底什么時候能發力,能拿出來有競爭力的車型,這是最主要的看點。

 

圖11 豐田的電池開發和供應

 

小結:

2019年,我們以大眾的MEB純電和豐田的PHEV需求為標桿去思考很多事情,目前來看參考對象不對。在純電動的世界里面是要往未來看不能往后回顧,這個才是最重要的。看了這份材料,感覺豐田3-5年內,電動汽車還是做不起來,因為感覺想法和當前的趨勢有點不一樣。


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