豐田將致力于燃料電池和全固體電池

    鋰電世界  “混合動(dòng)力車(chē)(HEV)方面，計(jì)劃在2015年之前新投放21款。燃料電池車(chē)(FCV)方面，將在2015年前后投放轎車(chē)，到2020年代達(dá)到每年數(shù)萬(wàn)輛的規(guī)?！薄?/P>

    在2012年9月24日舉行的“豐田環(huán)境技術(shù)說(shuō)明會(huì)”上，豐田代表董事副會(huì)長(zhǎng)內(nèi)山田竹志如此說(shuō)道。在本次說(shuō)明會(huì)上，豐田表示將“全面”致力于新一代汽車(chē)，但對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)(EV)、混合動(dòng)力車(chē)和燃料電池車(chē)，采取的舉措大不相同(圖1)。

    圖1：推進(jìn)“全面”開(kāi)發(fā)

    目前豐田的方針是以HEV和PHEV為中心普及環(huán)保車(chē)。2015年以后，擁有與汽油車(chē)相當(dāng)?shù)睦m(xù)航距離，還方便在大型車(chē)上實(shí)現(xiàn)的FCV也備受期待。

    對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)，內(nèi)山田表示，“雖然2年前宣布將在全球?qū)崿F(xiàn)每年數(shù)千輛的銷(xiāo)售，但(普及)還存在困難”，因此將大幅縮小計(jì)劃。該公司計(jì)劃2012年12月上市的小型EV“eQ”將在日美限量租售100輛，主要以地方政府和法人為主，并不面向普通消費(fèi)者租售。

    將開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)充電PHEV

    豐田目前的主角是HEV和插電式混合動(dòng)力車(chē)(PHEV)。內(nèi)山田介紹說(shuō)，HEV的全球銷(xiāo)量“預(yù)計(jì)2012年將首次突破年100萬(wàn)輛”。另外，還預(yù)定增加HEV的產(chǎn)品線(xiàn)，“計(jì)劃2015年之前增加14款新車(chē)型并對(duì)7款車(chē)進(jìn)行改良”。

    截至2012年8月底，2012年1月上市的PHEV“普銳斯PHV”已售出1.56萬(wàn)輛。內(nèi)山田表示，“這與我們的期待還相差很遠(yuǎn)”，今后還將強(qiáng)化銷(xiāo)售。豐田在日本以1346位普通普銳斯PHV用戶(hù)為對(duì)象進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示，所有用戶(hù)的平均燃效為38.5km/L，燃效超過(guò)200km/L的用戶(hù)占整體的約8%。

    用戶(hù)的不滿(mǎn)意之處是充電麻煩。為此，豐田正在開(kāi)發(fā)不使用充電插頭的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。該公司將開(kāi)發(fā)采用無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的普銳斯PHV，預(yù)定2013年在愛(ài)知縣豐田市開(kāi)始驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，輸出功率設(shè)想為3kW左右。

    燃料電池將實(shí)現(xiàn)全球最高的輸出密度

    FCV方面，預(yù)定2015年前后首先在氫供給基礎(chǔ)設(shè)施會(huì)較為完善的日美歐銷(xiāo)售轎車(chē)款量產(chǎn)車(chē)。在此次說(shuō)明會(huì)上，豐田首次公開(kāi)了計(jì)劃用于量產(chǎn)車(chē)的燃料電池組(圖2)，其輸出密度為3kW/L，超過(guò)了日產(chǎn)汽車(chē)2011年公開(kāi)的2.5kW/L，實(shí)現(xiàn)了“全球最高”(該公司)。與豐田FCV“FCHV-adv”配備的電池組相比，輸出密度是其2倍以上，而容積只有約一半。

    圖2：提高了輸出密度的燃料電池組

    面向預(yù)定2015年前后上市的FCV開(kāi)發(fā)的燃料電池組將輸出密度提高到了3kW/L。通過(guò)縮小體積，可以設(shè)置在前座下方，升壓轉(zhuǎn)換器可以配置在駕駛席和副駕駛席之間。

    據(jù)豐田介紹，提高輸出密度方面，最有效的是電極形成技術(shù)，為了在催化劑不凝結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行催化劑涂覆而開(kāi)發(fā)的粒徑為數(shù)μm級(jí)別的白金(Pt)系催化劑的生產(chǎn)技術(shù)做出了巨大貢獻(xiàn)。該技術(shù)不僅提高了輸出密度，Pt用量“也減到了1/3以下”(豐田)，因此還降低了成本。電池組內(nèi)包括數(shù)百枚電池單元、水循環(huán)泵等輔機(jī)以及升壓轉(zhuǎn)換器。即使追加升壓轉(zhuǎn)換器，“也可以縮小單元和削減數(shù)量，因此在小型化和低成本化兩方面都具有效果”(該公司)。

    公開(kāi)全固體電池

    在說(shuō)明會(huì)上，豐田還公布了計(jì)劃2020年前后實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的技術(shù)，其中包括該公司正在致力開(kāi)發(fā)的充電電池。在新一代電池的多個(gè)候補(bǔ)中，該公司寄予厚望的是全固體電池。 此次豐田公開(kāi)了試制的輸出密度提高至以往5倍的全固體電池(圖3)。固體電解質(zhì)采用新的硫化物材料Li10GeP2S12，鋰離子的傳導(dǎo)性提高到了1×10-2S/cm以上的水平，與“電解液相當(dāng)”(豐田)。該電池單元是在層壓薄膜中層疊了7組在正負(fù)極間夾著固體電解質(zhì)的組合體。一個(gè)組合體的電壓約為4V，1個(gè)單元約為28V。正極為含有Ni、Co和Mn的鋰氧化物即“三元正極”，負(fù)極采用石墨。

    圖3：將輸出密度提高至5倍的全固體電池

    豐田通過(guò)在固體電解質(zhì)中采用新材料，試制出了輸出密度提高至該公司原產(chǎn)品5倍的全固體電池(a)。將正負(fù)極及電解質(zhì)收納于層壓薄膜內(nèi)的單元尺寸約為70mm×105mm×(2.5～3)mm。豐田將試制的全固體電池配備于電動(dòng)滑板車(chē)進(jìn)行了演示(b)。展示的電池內(nèi)并聯(lián)了18個(gè)單元。