3月28日至3月30日,中国电动汽车百人会(huì)论坛(2025)在(zài)京盛大召开。本(běn)次(cì)论坛(tán)以“夯(bèn)实电(diàn)动(dòng)化 推进智能化(huà) 实现高质(zhì)量(liàng)发展”为主题,汇(huì)聚了来自政府、汽车、能源、交通等多个(gè)领(lǐng)域的代(dài)表,共同探讨汽(qì)车产业的未来发展方向与技术创新路径。
容(róng)百集(jí)团研发体(tǐ)系总裁兼中央研究院院(yuàn)长李(lǐ)琮熙受邀出(chū)席,并在动力电池(chí)论坛上发表题为《全固态电池产业化技术进(jìn)展》的主题演讲。会上,李(lǐ)琮(cóng)熙院长深入分析了全(quán)固(gù)态(tài)电池(chí)技术的发展现状及(jí)其在未来新能源汽车领域以及新兴行业(yè)中的重要性,并分享了(le)爱游戏官方网站和容百科技在全固态电池方(fāng)面的最新研究(jiū)成果和技术(shù)突破。
全固态电池是(shì)新兴领域发展的关键(jiàn)动力,市场前景广阔
李院(yuàn)长表示,全(quán)固态电池因(yīn)其突破现有锂离子(zǐ)电(diàn)池技术壁(bì)垒的潜力及多(duō)重优势而备受市场(chǎng)关注。凭借高安(ān)全性、高(gāo)能量(liàng)密度(dù)、长循(xún)环寿(shòu)命与(yǔ)宽温域应用等显著优点(diǎn),全(quán)固态电池广泛适用(yòng)于电(diàn)动飞机(jī)、eVTOL(电(diàn)动垂直(zhí)起降(jiàng)飞(fēi)行器)及动力电池等领(lǐng)域,市(shì)场前景广(guǎng)阔。随(suí)着这些新兴行业的高速发展,未来全固态电池有望成为(wéi)推(tuī)动(dòng)新兴领域(yù)突破的(de)关键动力来源。
目前,半固态电池已实现装车应用(yòng),预计2025年其需求量将达到5GWh,2030年需求量将达到100GWh;全固态电池有(yǒu)望在2027年(nián)实现小批量装车,并于2030年开始规模化应用,届(jiè)时预计需求量将达到3GWh。特别是在自动驾(jià)驶电动汽车、城市空中交通(UAM)以及人形机器人(rén)市场中,全(quán)固态电(diàn)池凭借(jiè)其更高的能量密度和安(ān)全性,将成为关键赋能技术。仅(jǐn)人形机器人市场而言,预计到2032年该市场的规模(mó)将达到约660亿(yì)美元,这(zhè)预示着全(quán)固态电池可能(néng)重塑二次电池行业的游戏规则。
全固态(tài)电池的成(chéng)本压力和技(jì)术(shù)瓶颈正在逐(zhú)渐缓解(jiě)
李院长指出,尽管全固(gù)态电(diàn)池被认为能够解决当前(qián)锂(lǐ)离子电池的缺陷,但其在成本压力和技术瓶颈方面面临挑战。然而,随着硫化物固态电解质的成本因生产工(gōng)艺优(yōu)化和规模化生产而显著降低,以及通过创新制造工艺解决界面接触问(wèn)题(tí),这些障(zhàng)碍正(zhèng)逐渐被(bèi)克服。
在成本端,目前固态电解(jiě)质尚未实现工业化批量制备,且对电(diàn)池(chí)制造的环(huán)境要求较(jiào)高,最终导致固态电池(chí)成本较高,限制了(le)全固(gù)态电池的产业(yè)化进(jìn)程。硫化物固态电解质(zhì)的关(guān)键(jiàn)原料——硫化锂的价格在几年前高达每千(qiān)克(kè)1500美元,是液态电解质的(de)150倍(bèi),这导致硫化物固态电(diàn)解质成本(běn)居高不下(xià),硫化物基固态电(diàn)池电(diàn)芯BOM成本也较高。但通(tōng)过工艺优(yōu)化(huà)、提升良率、利用硫化氢等(děng)的化学转化工艺技术(shù),使得硫化锂的生产成本正(zhèng)在迅速降低。预(yù)计到2035年,随着硫化(huà)锂和硫化物固(gù)态电解(jiě)质的规(guī)模化生产、干(gàn)法(fǎ)电极(jí)技术的引入、安全材料和零部件(jiàn)设备(bèi)的简化,电芯(xīn)BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外,在制造工艺方面,全固(gù)态电池“干”、“压”、“叠”等制造工艺及(jí)设备不成(chéng)熟,也(yě)是(shì)阻碍(ài)其产业(yè)化的(de)卡(kǎ)点之一。在加压工艺上,为了解决(jué)全固(gù)态电池特有的(de)界面接触性(xìng)较差问题,需要借助(zhù)能实现高(gāo)温高压的(de)WIP(等静(jìng)压机),但这(zhè)类(lèi)设备(bèi)以液体为压(yā)力介质,需要加入(rù)密封工(gōng)序,仅这一(yī)工序(xù)就需要30分(fèn)钟。而(ér)在近期,业内除(chú)了均匀(yún)加压设备,还创新(xīn)性地(dì)引入了食品行业中的(de)真空设备工艺。实际案(àn)例显示,通过这类新(xīn)型设备(bèi)已成功制造(zào)出压(yā)缩(suō)率40%、厚度(dù)偏差在2.5%以内的(de)全固态(tài)电池电芯,这与传统WIP(等静压机(jī))设备效(xiào)果(guǒ)相当。
在技(jì)术端,全固态电池(chí)面临的最(zuì)大技术瓶颈(jǐng)是正极(jí)、负极与固态(tài)电解质之间的高界(jiè)面(miàn)阻抗。高界面阻抗的形(xíng)成(chéng)原(yuán)因主要有二,一是材料接触时不可避免产生接触空隙,导(dǎo)致电化学(xué)不稳定性(xìng)增高;二是在充(chōng)放(fàng)电过程中电(diàn)极体积(jī)膨胀会引发界面分离。对此,业(yè)内正在通过固(gù)态电解(jiě)质改性、采(cǎi)用高温高(gāo)压工艺扩大有效接(jiē)触界(jiè)面,以及在正极采用包覆(fù)铌/锆的锂(lǐ)氧(yǎng)化物涂层技术(shù)、在负极(jí)引入中(zhōng)间层等(děng)多维度方案快速解决这些问题。
在全固(gù)态(tài)电池领域,干(gàn)法电极技术虽被视为(wéi)关键工艺,但其使(shǐ)用的PTFE(聚四(sì)氟乙烯)粘结剂作为全氟化合物,已(yǐ)被证实对(duì)环境(jìng)和人体有(yǒu)害,目前(qián)欧美正讨论对其的使(shǐ)用限制。为(wéi)此,行(háng)业正积极推动替代材料的开(kāi)发,以及寻找(zhǎo)在降低PTFE用量的同(tóng)时确保离(lí)子电导率(lǜ)不衰减的解决方案。例如,在干法工(gōng)艺中将聚丙烯酸(suān)与CMC(羧甲基纤维素)交联形(xíng)成的粘结剂(jì),预涂覆(fù)于正极材料,可以大(dà)幅减少70%以上(shàng)的PTFE用量,同(tóng)步(bù)解决(jué)环保问题与离子(zǐ)传导需(xū)求(qiú)。
爱游戏官方网站和容百科技的全固态电池材料开发(fā)与布局已取得显著进(jìn)展(zhǎn)
李院长表示(shì),爱游戏官方网站和容百科技正积极(jí)推进(jìn)全固(gù)态电池正极材料、固(gù)态电解质(zhì)的产品(pǐn)开发及产(chǎn)业化布局,并已经取得(dé)了显著进展。公司第一代全(quán)固态电(diàn)池正极材料产品目前正(zhèng)处于(yú)吨级验证阶段,计划年内完成材料定型;第二代(dài)产品为超高(gāo)镍三元材料,正(zhèng)在开发(fā)容量达240mAh/g的(de)产品;第三代产品是基(jī)于富锂锰(měng)基技术(shù),容量超过300mAh/g的超高容量(liàng)产品,目前正与重(chóng)点客户联合推进(jìn)前期开发。在(zài)硫化(huà)物固态电解质方(fāng)面(miàn),公司计(jì)划今年完成中试(shì)验(yàn)证(zhèng),并于2026年建成量(liàng)产线。
具体来看(kàn),在全固(gù)态(tài)电池正(zhèng)极材料开发上,爱游戏官方网站和容百(bǎi)科技(jì)携手多(duō)家客户共同开发(fā)8系、9系产品,以及(jí)适用于全(quán)固态电池的高密度富锂锰(Mn-rich)正极材料。其中,8系(xì)产品成本(běn)与(yǔ)现有材料(liào)体系相当,而其循环、存储(chǔ)性能达到行业领先水平并获得客户认可(kě)。并且(qiě),容(róng)百科技已率先实现(xiàn)了全固(gù)态电池用大单晶技术的商业(yè)化应(yīng)用,该技术在(zài)大幅增加(jiā)晶粒尺寸的同时,能够确保更高的容量、压(yā)实密度和更长的循(xún)环寿命。产品自去年起已(yǐ)向头(tóu)部客(kè)户完成吨(dūn)级出货。此(cǐ)外,爱游戏官方网站和容百面向全(quán)固态电池开(kāi)发的9系(xì)三元正极材(cái)料(liào)已实现单晶与多晶的(de)双路线布局。在超(chāo)高镍产品(pǐn)上,即使采用单晶(jīng)结构(gòu),仍可实现230mAh/g以(yǐ)上的超高容量。单晶和多晶产品均已实(shí)现对国内外头部客户(hù)的吨(dūn)级(jí)出货。
在固态电解质(zhì)方面(miàn),爱游戏官方网站和容百科技聚焦在硫(liú)化物(wù)与卤化物两大(dà)技术路线,开发了适配于硫化物和卤化物体系的湿法(fǎ)成膜和干法成膜技术(shù)。公司的全固态软包电池在大气环境中经过裁剪后,仍能为(wéi)外部系统提供(gòng)稳定电源,显(xiǎn)示出较好的安全性能。经测试验证,应用容(róng)百科(kē)技1微米级LPSC硫化物固态电解质制备的全固(gù)态电池,在1000周循环后保持率在80%以上。
最后,李琮熙院长表示(shì),在全固态电池(chí)领域,爱游戏官方网站和容百科技(jì)致(zhì)力于推动全固态电池技(jì)术(shù)的突(tū)破与应(yīng)用,公司将持续深化从正极材料到固态(tài)电解质等核心材料的研(yán)发及(jí)量(liàng)产体(tǐ)系的构建(jiàn),助力全固(gù)态电池时代的加速到来!