3月(yuè)28日至3月30日,中国(guó)电动汽车百人会(huì)论坛(2025)在京(jīng)盛大召开。本(běn)次论坛以(yǐ)“夯实电动化 推进智能化 实(shí)现高质(zhì)量发展(zhǎn)”为主题,汇聚了来自政府、汽车、能源、交通等多个领域的代表,共同探讨汽车产业的未来发展方向(xiàng)与技术创新路径。
容(róng)百(bǎi)集团研发体系总裁(cái)兼中(zhōng)央研究(jiū)院(yuàn)院长李琮熙受邀出席,并在动力电(diàn)池(chí)论坛上发表题为(wéi)《全固态电池产(chǎn)业化技术进展》的主题演讲。会上,李琮(cóng)熙(xī)院长深入分析了全固态电池技术的发展现状及(jí)其(qí)在未来新能源(yuán)汽车领域以及新兴行(háng)业(yè)中的重要性,并分享了(le)千亿平台_千亿和容百(bǎi)科技在全固态电池方面的最新(xīn)研(yán)究成果和技术突破。
全固态电池是新兴领域发展的关键动力,市(shì)场前景广阔
李院(yuàn)长表示,全固态(tài)电(diàn)池因其(qí)突(tū)破现(xiàn)有锂离子电(diàn)池技术壁垒的潜力及多重优势(shì)而备受市场关注。凭借高安全(quán)性、高(gāo)能量密度、长(zhǎng)循环寿命与(yǔ)宽温(wēn)域应用等显著优点,全固态(tài)电池(chí)广泛适用于电动飞机、eVTOL(电动垂直起降飞行器(qì))及动(dòng)力电池等领域,市场前(qián)景广(guǎng)阔。随着这些新兴(xìng)行业的高速发展(zhǎn),未来全固(gù)态电池有(yǒu)望(wàng)成为推动(dòng)新兴领域突(tū)破的(de)关键动力来源。
目前(qián),半固态电(diàn)池已实现(xiàn)装车应用,预(yù)计2025年(nián)其需求量将达到5GWh,2030年需求量将达到100GWh;全固态电池有望在2027年实现小批量装车,并于2030年(nián)开始规模化应用(yòng),届时预(yù)计需(xū)求量(liàng)将(jiāng)达到3GWh。特别是在(zài)自动驾驶电动汽车、城市(shì)空(kōng)中交通(UAM)以及人形机器人市场(chǎng)中,全(quán)固态电(diàn)池凭借(jiè)其更(gèng)高的能量密度和安(ān)全性,将成为关键(jiàn)赋(fù)能技术。仅人形(xíng)机(jī)器人市场而(ér)言,预计到2032年该市(shì)场的规(guī)模将达到约660亿美元,这预示着全(quán)固态电池可能重塑二次(cì)电池行业的(de)游(yóu)戏规则。
全固态电池的成本压力和技(jì)术瓶颈正在逐渐缓解
李院长指出,尽管全固态电池(chí)被认为能(néng)够(gòu)解决(jué)当前锂离子电池的缺陷,但(dàn)其(qí)在成(chéng)本压力和(hé)技(jì)术瓶颈(jǐng)方面面临(lín)挑战。然而,随着硫化物(wù)固(gù)态(tài)电解质的成本因生产工艺优化(huà)和规模化生产而(ér)显著降(jiàng)低,以及通(tōng)过创(chuàng)新制造工艺(yì)解决界(jiè)面接(jiē)触问题(tí),这些障(zhàng)碍正逐渐被克服。
在成本端,目前(qián)固(gù)态电解质尚(shàng)未实现工业化批(pī)量制备(bèi),且对电池制造(zào)的环境要(yào)求较高,最终导致固态电(diàn)池成本较高,限制了全固态电池的(de)产业化进程。硫化物固态电(diàn)解质的关键原料——硫化锂的价格(gé)在几年前(qián)高达每千(qiān)克1500美元,是液(yè)态电解质的(de)150倍,这导(dǎo)致硫化物(wù)固态电解质成本居高不下(xià),硫化物(wù)基(jī)固态(tài)电池电芯BOM成本也(yě)较高。但通过工(gōng)艺优化(huà)、提升良率、利(lì)用硫化氢等的化学转化工(gōng)艺技术,使(shǐ)得硫化锂的生产(chǎn)成本正在迅(xùn)速降低。预计到2035年,随着硫化锂和硫化物固态电解(jiě)质的(de)规模化生(shēng)产、干法(fǎ)电极(jí)技术的引(yǐn)入(rù)、安全材料和零部件设备的简(jiǎn)化,电芯BOM成本(běn)有望降至0.4元(yuán)/Wh以下(xià)。
此(cǐ)外,在制造工艺方(fāng)面,全固(gù)态电池“干”、“压(yā)”、“叠”等制造(zào)工(gōng)艺(yì)及(jí)设备不成熟(shú),也是阻(zǔ)碍其产业化的卡点之(zhī)一。在加压工(gōng)艺上(shàng),为了解决全固态(tài)电池特有的界面接触性较(jiào)差问题,需要借助能(néng)实现高温高压的WIP(等(děng)静(jìng)压机),但这(zhè)类(lèi)设备以液体(tǐ)为(wéi)压力(lì)介质,需(xū)要加入密封工序,仅这一工(gōng)序(xù)就需要30分钟。而在近期,业内除了均匀加压设备,还(hái)创新性地引(yǐn)入了食(shí)品(pǐn)行业中(zhōng)的真空(kōng)设备(bèi)工(gōng)艺。实际案例(lì)显示,通过(guò)这类新型(xíng)设备已成功制(zhì)造出(chū)压缩率40%、厚(hòu)度偏(piān)差在2.5%以(yǐ)内的全(quán)固态电池电(diàn)芯(xīn),这与传统WIP(等静压机)设备效果相当。
在技术端(duān),全固态电池面临的最大技术瓶颈(jǐng)是正极(jí)、负极(jí)与(yǔ)固态电解质之间的高界面阻抗。高界面(miàn)阻抗的形成原因主要有二(èr),一是(shì)材料接触时不可避(bì)免产(chǎn)生接触空(kōng)隙,导致电(diàn)化学不稳定性增高;二是在充(chōng)放电过程中电极体(tǐ)积膨胀会引发(fā)界面分离。对此,业内正在通过(guò)固态电解质(zhì)改性、采用高温高压工艺扩(kuò)大有效接触界面,以及在正极(jí)采用包覆铌/锆的锂氧化(huà)物涂层技术(shù)、在(zài)负(fù)极引(yǐn)入中间层(céng)等多维度方案快速解决这些问题。
在全固态电(diàn)池领域(yù),干法电极技术虽被视为关键工艺,但其(qí)使用的PTFE(聚四氟乙烯)粘结剂作为全氟化合物(wù),已(yǐ)被证实对(duì)环(huán)境和人体(tǐ)有(yǒu)害,目前欧美正讨论对其的使(shǐ)用限(xiàn)制。为此,行(háng)业正积极推动替代材料(liào)的(de)开发,以及寻找在降低PTFE用量的同时(shí)确保离子电导率不衰减的解决方(fāng)案。例如(rú),在干法(fǎ)工艺(yì)中将聚丙烯酸与(yǔ)CMC(羧甲基纤维素)交联(lián)形(xíng)成的粘结剂,预涂(tú)覆于正极材料,可以大(dà)幅减少(shǎo)70%以上的PTFE用量(liàng),同步解决环保问(wèn)题与离子传导需求。
千亿平台_千亿和容百科(kē)技的全固态电池材(cái)料开发与布局已取得显著进展
李院长表(biǎo)示,千亿平台_千亿和容百科技正积极推进全固(gù)态电池正极材(cái)料(liào)、固态电(diàn)解质的产品开发及产业(yè)化布局,并已(yǐ)经取得了显著进(jìn)展。公司(sī)第一代全固态电池正极材料(liào)产品目(mù)前正处(chù)于吨(dūn)级验证阶段,计划年内(nèi)完成材料定型(xíng);第二代产品(pǐn)为(wéi)超高镍三元材料,正在开发(fā)容量达240mAh/g的(de)产品;第三代产品是基于富锂锰基技术(shù),容量(liàng)超过300mAh/g的超高容量产品(pǐn),目前正与重点客户联合(hé)推进前期(qī)开发。在(zài)硫化(huà)物固态电解质方面,公(gōng)司计(jì)划今年(nián)完成中试(shì)验证(zhèng),并于2026年建成量产(chǎn)线。
具体来看(kàn),在全固态电(diàn)池正极材料开发上,千亿平台_千亿和容百科技携手多(duō)家客(kè)户共同开发8系、9系产品,以及适用于全固态电池(chí)的高(gāo)密度富锂锰(Mn-rich)正极材料。其中(zhōng),8系产品成本(běn)与现有材料体系相当,而其(qí)循(xún)环、存储性能达到行业领先水平并(bìng)获得客户认可。并且,容(róng)百科(kē)技已率先(xiān)实现了全固态电池(chí)用大单晶(jīng)技术的商(shāng)业化应用,该技术在大幅增(zēng)加晶粒尺寸的同时,能够(gòu)确保更高的容量、压实密度和更长的循环(huán)寿命。产(chǎn)品自(zì)去(qù)年起已向头部客户完成(chéng)吨级出货。此外,千亿平台_千亿和容百面向(xiàng)全固态电池开发的9系三(sān)元正(zhèng)极(jí)材料已实现单晶与(yǔ)多晶的双路线布局。在超高镍产品(pǐn)上,即(jí)使(shǐ)采用单晶结构,仍可(kě)实现(xiàn)230mAh/g以上的超高(gāo)容量。单晶和(hé)多晶产品均已实现对国内外(wài)头部客(kè)户的吨(dūn)级出货(huò)。
在固态电解(jiě)质方面,千亿平台_千亿和容百科技聚焦在硫化物与卤化物(wù)两大(dà)技术路线,开发了适配(pèi)于硫化物(wù)和卤化(huà)物体系的湿法成膜和(hé)干法成(chéng)膜技术。公司的(de)全固态软包电池(chí)在大气环境(jìng)中经过裁剪(jiǎn)后,仍能为外部系统提供稳定(dìng)电源,显示(shì)出较好的安全性能。经测试(shì)验证,应(yīng)用容(róng)百科技1微(wēi)米(mǐ)级LPSC硫化物固态电(diàn)解质(zhì)制备的全固态电池,在1000周(zhōu)循环后保(bǎo)持率在80%以上。
最后,李琮熙院长(zhǎng)表示,在全固态电池领域,千亿平台_千亿和容百科技致力(lì)于推动(dòng)全固态电池技术的(de)突破与应用,公司将持续深(shēn)化从正(zhèng)极材(cái)料到(dào)固(gù)态电解质等核心材料的研(yán)发及量产体系(xì)的(de)构建,助力全固态电池时代的加速到来(lái)!