丰田一定是最恋旧的汽车制造商,它一向热衷于“废”物利用。
在其他汽车制造商都在叫嚣淘汰内燃机的时候,它努力研发氢燃料发动机技术希望将其留住。
与此同时,在锂离子电池应用成为常态,固态电池炒作甚嚣尘上的时代,镍氢电池似乎是被抛弃了的古董,丰田的工程师们却找到了一种方法,从这种久经沙场的旧电池技术中“榨”出更多的能量,给丰田最新的混合动力车在电动汽车时代注入新的生命力。
丰田自1997年推出普锐斯混合动力车以来,一直在使用镍氢电池。经过新的结构设计,丰田将这种新技术称为双极镍氢电池。这种电池不仅性能更强,而且密度更高,在使用相同的基本化学成分的情况下,其功率密度是原来的两倍。
2021年,丰田已经在改款普锐斯C混合动力车中使用了这种新电池。每个电池的能量输出是原来的1.5倍,而且在内部空间不变的前提下,可容纳电芯的数量是原来的1.4倍。
“内部空间不变,电池输出量翻了一番。”丰田先进电池开发部的小组经理奥村素宜(Motoyoshi Okumura)说。他的团队在2016年开始研究新的电池架构,并预计将加快部署速度。
丰田的目标是在2030年销售800万辆新能源汽车,根据丰田的计划,其中只有200万辆是纯电动汽车或燃料电池汽车,其余约600万辆是传统的混合动力汽车和插电式混合动力汽车。
但丰田目前每年只卖出约200万辆混合动力车。
为了给这些车辆提供动力,丰田正在投资电池开发,以确保在2030年有200 GWh的电池供应。
汽车行业的大部分企业都在纯电动汽车的锂离子电池身上大肆投资。这一技术创新可以帮助丰田留住混合动力汽车,保持性价比并提高竞争力。
旧的镍氢电池也将继续使用,但随着丰田在2030年之前不断增加新车型,双极型电池的部署将逐步增加。奥村说:“我们将更积极地采用这种新电池。”
在旧的镍氢电池中,阳极和阴极有各自的集电器。而双极型电池将阳极和阴极的接线端合并到同一个集电器中,让电池能够呈现出更好的性能。
新的结构不仅节省了空间,产生的电流将更大。
由于新电池的组件较少,制造成本较低,所以很适合进行大规模生产,但目前产量有限。双极电池由丰田下属的丰田工业公司生产,该公司目前的产能只够每年生产24万辆汽车。
反观旧的氢镍电池,丰田每年采购约160万个,主要来自日本的Primearth EV能源公司,以及中国的企业。
奥村说:“认为镍氢电池旧,锂离子电池新,这是一种误解。”他说,这两种类型的开发是在同一时间开始的。只不过镍氢电池率先进入了市场。
“公众的印象是,镍氢电池是一种旧电池,但实际上它们不是。”奥村说:“我们开始开发这种新型的镍氢电池,因为它在应用了20年之后,已经取得了一定的成就。”
“但是基本的设计没有明显的变化。”他说:“所以我们决定努力提高它们的输出量。”
由于强大的电流和输出,新电池最适合用于需要瞬间爆发力的混合动力汽车,而不是需要大量能量储存的电动汽车。
丰田将锂离子定位为其主要的电动车电池。但丰田认为双极结构也可应用于锂离子电池,它们还有改进的空间。
根据丰田的2030年规划,该公司将在2025年后开发出新一代的锂离子电池,此外还有固态电池。
这符合丰田的战略,即开发具有不同性能特征的电池,最终得到最符合车辆驾驶特征的电池。
“在实现碳中和的过程中,保持选择的多样性是非常重要的。”奥村说:“因此,我们有必要进行各种类型的电池研发”。