豐田一定是最戀舊的汽車制造商,它一向熱衷于“廢”物利用。
在其他汽車制造商都在叫囂淘汰內(nèi)燃機(jī)的時(shí)候,它努力研發(fā)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)希望將其留住。
與此同時(shí),在鋰離子電池應(yīng)用成為常態(tài),固態(tài)電池炒作甚囂塵上的時(shí)代,鎳氫電池似乎是被拋棄了的古董,豐田的工程師們卻找到了一種方法,從這種久經(jīng)沙場(chǎng)的舊電池技術(shù)中“榨”出更多的能量,給豐田最新的混合動(dòng)力車在電動(dòng)汽車時(shí)代注入新的生命力。
豐田自1997年推出普銳斯混合動(dòng)力車以來(lái),一直在使用鎳氫電池。經(jīng)過(guò)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),豐田將這種新技術(shù)稱為雙極鎳氫電池。這種電池不僅性能更強(qiáng),而且密度更高,在使用相同的基本化學(xué)成分的情況下,其功率密度是原來(lái)的兩倍。
2021年,豐田已經(jīng)在改款普銳斯C混合動(dòng)力車中使用了這種新電池。每個(gè)電池的能量輸出是原來(lái)的1.5倍,而且在內(nèi)部空間不變的前提下,可容納電芯的數(shù)量是原來(lái)的1.4倍。
“內(nèi)部空間不變,電池輸出量翻了一番?!必S田先進(jìn)電池開(kāi)發(fā)部的小組經(jīng)理奧村素宜(Motoyoshi Okumura)說(shuō)。他的團(tuán)隊(duì)在2016年開(kāi)始研究新的電池架構(gòu),并預(yù)計(jì)將加快部署速度。
豐田的目標(biāo)是在2030年銷售800萬(wàn)輛新能源汽車,根據(jù)豐田的計(jì)劃,其中只有200萬(wàn)輛是純電動(dòng)汽車或燃料電池汽車,其余約600萬(wàn)輛是傳統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車和插電式混合動(dòng)力汽車。
但豐田目前每年只賣出約200萬(wàn)輛混合動(dòng)力車。
為了給這些車輛提供動(dòng)力,豐田正在投資電池開(kāi)發(fā),以確保在2030年有200 GWh的電池供應(yīng)。
汽車行業(yè)的大部分企業(yè)都在純電動(dòng)汽車的鋰離子電池身上大肆投資。這一技術(shù)創(chuàng)新可以幫助豐田留住混合動(dòng)力汽車,保持性價(jià)比并提高競(jìng)爭(zhēng)力。
舊的鎳氫電池也將繼續(xù)使用,但隨著豐田在2030年之前不斷增加新車型,雙極型電池的部署將逐步增加。奧村說(shuō):“我們將更積極地采用這種新電池。”
在舊的鎳氫電池中,陽(yáng)極和陰極有各自的集電器。而雙極型電池將陽(yáng)極和陰極的接線端合并到同一個(gè)集電器中,讓電池能夠呈現(xiàn)出更好的性能。
新的結(jié)構(gòu)不僅節(jié)省了空間,產(chǎn)生的電流將更大。
由于新電池的組件較少,制造成本較低,所以很適合進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),但目前產(chǎn)量有限。雙極電池由豐田下屬的豐田工業(yè)公司生產(chǎn),該公司目前的產(chǎn)能只夠每年生產(chǎn)24萬(wàn)輛汽車。
反觀舊的氫鎳電池,豐田每年采購(gòu)約160萬(wàn)個(gè),主要來(lái)自日本的Primearth EV能源公司,以及中國(guó)的企業(yè)。
奧村說(shuō):“認(rèn)為鎳氫電池舊,鋰離子電池新,這是一種誤解?!彼f(shuō),這兩種類型的開(kāi)發(fā)是在同一時(shí)間開(kāi)始的。只不過(guò)鎳氫電池率先進(jìn)入了市場(chǎng)。
“公眾的印象是,鎳氫電池是一種舊電池,但實(shí)際上它們不是。”奧村說(shuō):“我們開(kāi)始開(kāi)發(fā)這種新型的鎳氫電池,因?yàn)樗趹?yīng)用了20年之后,已經(jīng)取得了一定的成就?!?
“但是基本的設(shè)計(jì)沒(méi)有明顯的變化?!彼f(shuō):“所以我們決定努力提高它們的輸出量?!?
由于強(qiáng)大的電流和輸出,新電池最適合用于需要瞬間爆發(fā)力的混合動(dòng)力汽車,而不是需要大量能量?jī)?chǔ)存的電動(dòng)汽車。
豐田將鋰離子定位為其主要的電動(dòng)車電池。但豐田認(rèn)為雙極結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于鋰離子電池,它們還有改進(jìn)的空間。
根據(jù)豐田的2030年規(guī)劃,該公司將在2025年后開(kāi)發(fā)出新一代的鋰離子電池,此外還有固態(tài)電池。
這符合豐田的戰(zhàn)略,即開(kāi)發(fā)具有不同性能特征的電池,最終得到最符合車輛駕駛特征的電池。
“在實(shí)現(xiàn)碳中和的過(guò)程中,保持選擇的多樣性是非常重要的?!眾W村說(shuō):“因此,我們有必要進(jìn)行各種類型的電池研發(fā)”。