3月28日(rì)至(zhì)3月30日(rì),中国(guó)电动汽车(chē)百(bǎi)人会论坛(2025)在京(jīng)盛大(dà)召开。本次论坛以“夯实电动化 推进(jìn)智能化 实现高质量(liàng)发展”为主题,汇聚了来自政府(fǔ)、汽车、能源、交通等多(duō)个领域的代表(biǎo),共同探(tàn)讨汽车产业的未来发展方向与技(jì)术创新路径。
大发welcome登录入口首页和容百集团研发体(tǐ)系总(zǒng)裁兼中央研究院院长李琮熙受邀出席,并在动力电池论坛上发表题为《全固态电池产业化(huà)技术进展》的主题演讲。会(huì)上,李琮(cóng)熙院长(zhǎng)深入分(fèn)析了全固态电池技术(shù)的发展现状及其在未来新能源汽车领域以及新兴行业中的重要性,并(bìng)分享(xiǎng)了大发welcome登录入口首页和容百科技在全(quán)固态电池方面的最新研究成果和技术突破。
全(quán)固态电池是(shì)新兴(xìng)领域发展(zhǎn)的关(guān)键动力,市场前景广阔
李院长表示(shì),全固(gù)态电池因其突破现有锂离子电池技(jì)术(shù)壁垒的潜力及多(duō)重优势而备受市场关注。凭借高安全性、高能量密度、长循环(huán)寿命与宽温域应用等(děng)显(xiǎn)著优点,全固态电池广泛(fàn)适用于(yú)电动飞机、eVTOL(电动(dòng)垂(chuí)直起降飞行(háng)器)及(jí)动力电池等领域,市场前景(jǐng)广阔。随着(zhe)这些新兴(xìng)行(háng)业的高速(sù)发展,未(wèi)来全固(gù)态电池有望成为推动新兴领域突破的关(guān)键动力(lì)来源(yuán)。
目前(qián),半固态(tài)电池已实现装车(chē)应用(yòng),预(yù)计2025年其需求量将达到5GWh,2030年需求量将(jiāng)达(dá)到100GWh;全固态电池(chí)有望(wàng)在2027年(nián)实现(xiàn)小批量装车,并于2030年(nián)开始规模化应用,届时预(yù)计需求(qiú)量将达到3GWh。特别是(shì)在自动驾驶电(diàn)动汽(qì)车(chē)、城市空中交通(UAM)以及人形机器人市场中,全固态电池凭借其更(gèng)高的(de)能量密度和安全性,将成(chéng)为关键赋能技术。仅人形机器人市场而言,预计到(dào)2032年(nián)该市场(chǎng)的规(guī)模将达到约660亿(yì)美(měi)元(yuán),这预示着全固态电池可(kě)能重(chóng)塑二次电池行业的游戏规则。
全固态电池的成本压(yā)力和(hé)技术(shù)瓶(píng)颈(jǐng)正在逐渐缓(huǎn)解
李院(yuàn)长指出,尽管(guǎn)全固态电(diàn)池被认为能够解决当前锂离(lí)子电池的缺陷,但其在成本压(yā)力和技(jì)术瓶(píng)颈方面面临挑战。然而,随(suí)着硫化物固态电解质的成(chéng)本因生(shēng)产工艺(yì)优(yōu)化和规模化生产而显著降低,以及(jí)通过创(chuàng)新制造工艺解决界面接(jiē)触问题(tí),这(zhè)些障碍正逐渐被克服。
在成(chéng)本(běn)端,目(mù)前固(gù)态电解质尚未实(shí)现工业化(huà)批(pī)量制备,且对电池制(zhì)造的环(huán)境要求较高(gāo),最终导致固态电池成本较高,限制了全固态(tài)电池的产业化进程。硫化物固态电解(jiě)质的(de)关键原料——硫(liú)化锂(lǐ)的价格在几年(nián)前高(gāo)达每千克1500美元,是液态电解质(zhì)的150倍(bèi),这(zhè)导致硫化物固态(tài)电(diàn)解质成本居高不下,硫(liú)化(huà)物基固态电(diàn)池电芯(xīn)BOM成本也较高。但通过工艺优化、提升良率、利用硫化氢等的化学转化工艺技术,使得(dé)硫化(huà)锂的生产成本正在迅(xùn)速降低(dī)。预计到2035年(nián),随着硫化锂和硫化(huà)物固态电解(jiě)质的(de)规模化生(shēng)产、干法电极技术的引入、安全材料和零部件设备的简化,电(diàn)芯BOM成本(běn)有(yǒu)望(wàng)降(jiàng)至0.4元/Wh以下。
此(cǐ)外,在制造工艺方面(miàn),全固态(tài)电池“干(gàn)”、“压”、“叠”等制造(zào)工艺及设备不成熟,也是阻碍其(qí)产业化的卡点(diǎn)之一(yī)。在加(jiā)压工艺(yì)上(shàng),为了解决(jué)全固(gù)态电池(chí)特(tè)有的界面接触(chù)性较差问题,需要借助能实现高温高压的WIP(等静压机),但(dàn)这类设(shè)备以(yǐ)液(yè)体为压力介质,需(xū)要加入密封工序,仅(jǐn)这(zhè)一工序就需要(yào)30分钟。而在近期,业内(nèi)除了均(jun1)匀加(jiā)压设备,还(hái)创新性地引入了食品行业中的(de)真空(kōng)设备工(gōng)艺。实际案(àn)例显示,通过这类新(xīn)型设备(bèi)已成(chéng)功(gōng)制造出压缩率40%、厚度偏差在2.5%以内的全(quán)固态电(diàn)池电芯(xīn),这(zhè)与传(chuán)统WIP(等静压机(jī))设备效果相当。
在技术端,全(quán)固态电(diàn)池(chí)面(miàn)临的最(zuì)大技术瓶(píng)颈是正(zhèng)极、负极与固态(tài)电解质(zhì)之间的高界面(miàn)阻(zǔ)抗。高界面阻抗的形成(chéng)原因主要有(yǒu)二(èr),一是材料接触时不可避免产生接触空隙(xì),导致电(diàn)化学不稳定(dìng)性增高(gāo);二是在充(chōng)放(fàng)电(diàn)过程中电极体积膨胀会引发界面分离。对此,业内(nèi)正在通(tōng)过固态电解(jiě)质改性(xìng)、采用高温高压工艺扩大有效接触界(jiè)面,以及在正极采用包(bāo)覆铌/锆的锂氧化物涂层(céng)技术(shù)、在负极(jí)引(yǐn)入中(zhōng)间层等多(duō)维度方案快(kuài)速解决(jué)这些问题。
在全固(gù)态电池领域,干法电极技术虽被(bèi)视为关键(jiàn)工艺,但其(qí)使用的PTFE(聚四氟乙烯)粘结剂作为全氟化合(hé)物,已被证实对环境和人(rén)体有害,目前(qián)欧美正讨论对其的使用限制(zhì)。为此,行业正积极推动替代材料的开发,以及寻找在降低PTFE用量的(de)同(tóng)时确保离子电(diàn)导(dǎo)率不(bú)衰减(jiǎn)的解决方案。例如,在干法工艺(yì)中将聚(jù)丙(bǐng)烯酸与CMC(羧甲基纤维素)交(jiāo)联形成的粘(zhān)结剂,预涂覆于正(zhèng)极(jí)材料,可以大幅减少70%以上的PTFE用量,同步解决环保问(wèn)题与离子传(chuán)导需求(qiú)。
大发welcome登录入口首页和容百科技的全固态电池材料开(kāi)发与(yǔ)布局(jú)已取得显著进展
李院长(zhǎng)表示,大发welcome登录入口首页和容百科(kē)技正积(jī)极推进全固态电池正极(jí)材料(liào)、固(gù)态(tài)电解质的产(chǎn)品开发及(jí)产业化布局,并已(yǐ)经取得了显著进展。公司第一代全固态电(diàn)池正极材(cái)料产(chǎn)品目前正处于吨级验证阶段,计划年(nián)内完(wán)成材料定型(xíng);第二代产品为超高镍(niè)三元材料,正在(zài)开发容量达240mAh/g的产品;第三(sān)代产品是基于富锂锰基技术,容量超过300mAh/g的超高(gāo)容量产品,目前(qián)正与重点(diǎn)客(kè)户(hù)联(lián)合推进前期开(kāi)发(fā)。在硫化物(wù)固(gù)态电解质方面,公司(sī)计划今(jīn)年完成中试(shì)验证,并(bìng)于2026年建成量产线。
具体来(lái)看,在全固态电池(chí)正(zhèng)极材料开发上,大发welcome登录入口首页和容百科技携手多家客(kè)户共同开发8系、9系产品(pǐn),以及适用于全固态电池的高密度富锂锰(Mn-rich)正极材(cái)料(liào)。其中,8系产品成本与现有材(cái)料体系相当,而其(qí)循环、存储性能达到行(háng)业领先水平并(bìng)获得(dé)客户认(rèn)可。并且,大发welcome登录入口首页和容百(bǎi)科技已率先(xiān)实(shí)现了全固态电池用大单晶技术(shù)的(de)商业化应用,该技术在大幅增加(jiā)晶粒尺寸的同时,能(néng)够确保更高(gāo)的(de)容量、压实密度和更(gèng)长的(de)循环寿(shòu)命。产(chǎn)品自去年起已向头部客户完成吨级出货。此(cǐ)外,大发welcome登录入口首页和容百(bǎi)面(miàn)向全固(gù)态(tài)电(diàn)池开发的9系(xì)三元正极材料已实现单晶与多晶的双路线布局。在(zài)超高镍产(chǎn)品上,即使采用单(dān)晶结构,仍可(kě)实现230mAh/g以上的超高容量。单晶和多晶产品(pǐn)均已(yǐ)实(shí)现对国(guó)内外(wài)头(tóu)部(bù)客户的吨级出货。
在固态电(diàn)解质方(fāng)面,大发welcome登录入口首页和容百科技聚焦在硫化物与(yǔ)卤化物两大技术路线,开发了适配(pèi)于硫化物和卤化物(wù)体系(xì)的湿法成膜(mó)和干(gàn)法成膜技术(shù)。公司的全固态软包电池在大气(qì)环境中经过裁剪后,仍(réng)能(néng)为外部系统提供稳(wěn)定电源,显示(shì)出较(jiào)好的安(ān)全(quán)性能。经测试验证,应用大发welcome登录入口首页和容百科技(jì)1微米级LPSC硫(liú)化物(wù)固态电解质制(zhì)备的全(quán)固态电池,在1000周循环后保持率在80%以(yǐ)上(shàng)。
最(zuì)后(hòu),李(lǐ)琮熙院(yuàn)长表(biǎo)示,在全固态电池领(lǐng)域,大发welcome登录入口首页和容百科技致力(lì)于推动全固态电池技术的突破与应用,公司将持续深(shēn)化从正极材料到固态(tài)电解质等核心(xīn)材(cái)料的研发(fā)及量产体系的构建,助力(lì)全固(gù)态(tài)电池时代的(de)加速到来!