豐田將致力于燃料電池和全固體電池

    鋰電世界  “混合動力車(HEV)方面，計劃在2015年之前新投放21款。燃料電池車(FCV)方面，將在2015年前后投放轎車，到2020年代達到每年數萬輛的規模”——

    在2012年9月24日舉行的“豐田環境技術說明會”上，豐田代表董事副會長內山田竹志如此說道。在本次說明會上，豐田表示將“全面”致力于新一代汽車，但對純電動汽車(EV)、混合動力車和燃料電池車，采取的舉措大不相同(圖1)。

    圖1：推進“全面”開發

    目前豐田的方針是以HEV和PHEV為中心普及環保車。2015年以后，擁有與汽油車相當的續航距離，還方便在大型車上實現的FCV也備受期待。

    對于純電動汽車，內山田表示，“雖然2年前宣布將在全球實現每年數千輛的銷售，但(普及)還存在困難”，因此將大幅縮小計劃。該公司計劃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，并不面向普通消費者租售。

    將開發無線充電PHEV

    豐田目前的主角是HEV和插電式混合動力車(PHEV)。內山田介紹說，HEV的全球銷量“預計2012年將首次突破年100萬輛”。另外，還預定增加HEV的產品線，“計劃2015年之前增加14款新車型并對7款車進行改良”。

    截至2012年8月底，2012年1月上市的PHEV“普銳斯PHV”已售出1.56萬輛。內山田表示，“這與我們的期待還相差很遠”，今后還將強化銷售。豐田在日本以1346位普通普銳斯PHV用戶為對象進行了調查，結果顯示，所有用戶的平均燃效為38.5km/L，燃效超過200km/L的用戶占整體的約8%。

    用戶的不滿意之處是充電麻煩。為此，豐田正在開發不使用充電插頭的無線充電技術。該公司將開發采用無線充電技術的普銳斯PHV，預定2013年在愛知縣豐田市開始驗證實驗，輸出功率設想為3kW左右。

    燃料電池將實現全球最高的輸出密度

    FCV方面，預定2015年前后首先在氫供給基礎設施會較為完善的日美歐銷售轎車款量產車。在此次說明會上，豐田首次公開了計劃用于量產車的燃料電池組(圖2)，其輸出密度為3kW/L，超過了日產汽車2011年公開的2.5kW/L，實現了“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

    面向預定2015年前后上市的FCV開發的燃料電池組將輸出密度提高到了3kW/L。通過縮小體積，可以設置在前座下方，升壓轉換器可以配置在駕駛席和副駕駛席之間。

    據豐田介紹，提高輸出密度方面，最有效的是電極形成技術，為了在催化劑不凝結的狀態下進行催化劑涂覆而開發的粒徑為數μm級別的白金(Pt)系催化劑的生產技術做出了巨大貢獻。該技術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。電池組內包括數百枚電池單元、水循環泵等輔機以及升壓轉換器。即使追加升壓轉換器，“也可以縮小單元和削減數量，因此在小型化和低成本化兩方面都具有效果”(該公司)。

    公開全固體電池

    在說明會上，豐田還公布了計劃2020年前后實現實用化的技術，其中包括該公司正在致力開發的充電電池。在新一代電池的多個候補中，該公司寄予厚望的是全固體電池。 此次豐田公開了試制的輸出密度提高至以往5倍的全固體電池(圖3)。固體電解質采用新的硫化物材料Li10GeP2S12，鋰離子的傳導性提高到了1×10-2S/cm以上的水平，與“電解液相當”(豐田)。該電池單元是在層壓薄膜中層疊了7組在正負極間夾著固體電解質的組合體。一個組合體的電壓約為4V，1個單元約為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

    豐田通過在固體電解質中采用新材料，試制出了輸出密度提高至該公司原產品5倍的全固體電池(a)。將正負極及電解質收納于層壓薄膜內的單元尺寸約為70mm×105mm×(2.5～3)mm。豐田將試制的全固體電池配備于電動滑板車進行了演示(b)。展示的電池內并聯了18個單元。