豐田將投放21款HEV，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(shù)萬輛的規(guī)模”——

    在2012年9月24日舉行的“豐田環(huán)境技術說明會”上，豐田代表董事副會長內(nèi)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(fā)

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

    對于純電動汽車，內(nèi)山田表示，“雖然2年前宣布將在全球實現(xiàn)每年數(shù)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(fā)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(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(fā)不使用充電插頭的無線充電技術。該公司將開發(fā)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(xiàn)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(chǎn)車。在此次說明會上，豐田首次公開了計劃用于量產(chǎn)車的燃料電池組（圖2），其輸出密度為3kW/L，超過了日產(chǎn)汽車2011年公開的2.5kW/L，實現(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

    面向預定2015年前后上市的FCV開發(fā)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(jù)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(tài)下進行催化劑涂覆而開發(fā)的粒徑為數(shù)μm級別的白金（Pt）系催化劑的生產(chǎn)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(nèi)包括數(shù)百枚電池單元、水循環(huán)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(shù)量，因此在小型化和低成本化兩方面都具有效果”（該公司）。

    公開全固體電池

    在說明會上，豐田還公布了計劃2020年前后實現(xiàn)實用化的技術，其中包括該公司正在致力開發(fā)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(chǎn)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(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滑板車進行了演示（b）。展示的電池內(nèi)并聯(lián)了18個單元。