3月(yuè)28日至3月30日,中国(guó)电动汽(qì)车百人会论坛(tán)(2025)在京盛大召开。本次论坛以“夯(bèn)实电(diàn)动化 推进(jìn)智能化 实现高质量发展”为主题,汇(huì)聚了来自政府、汽车、能源、交通等多个领(lǐng)域(yù)的代(dài)表,共同探讨汽(qì)车产业的未来发展方(fāng)向与技术(shù)创新路径。
爱游戏官方网站和容百集团研发体系总裁兼中(zhōng)央研究院院(yuàn)长李琮熙受邀(yāo)出席,并在(zài)动(dòng)力电池论坛上发表题为《全固态电池产业化技术进展(zhǎn)》的(de)主题演(yǎn)讲。会上,李琮熙院(yuàn)长深入分析了全固态电池(chí)技术的发展现状及其在(zài)未来新(xīn)能源汽车领域以及(jí)新兴行业中的重(chóng)要性,并分享了容(róng)百科(kē)技在全(quán)固(gù)态电池方面的最(zuì)新研究成果和(hé)技(jì)术突破。
全固态电池是新兴领域(yù)发展的关键动力,市场前景广阔
李院长表示,全(quán)固态电池因其突破现有锂离子电(diàn)池技术壁垒的(de)潜力(lì)及多(duō)重(chóng)优势而备受市(shì)场关注。凭借高安(ān)全性(xìng)、高能量密度、长循环寿(shòu)命与宽温域(yù)应(yīng)用等显(xiǎn)著(zhe)优点,全固(gù)态(tài)电池广(guǎng)泛适用于电动(dòng)飞机(jī)、eVTOL(电动垂直起降飞行器(qì))及(jí)动力电池等领域,市(shì)场(chǎng)前景广阔(kuò)。随着这些新兴行(háng)业(yè)的高速(sù)发展,未来全(quán)固态电池有(yǒu)望成(chéng)为推(tuī)动新兴(xìng)领域突破(pò)的关键动力来源。
目前,半固态电池(chí)已(yǐ)实现装车应用,预计2025年(nián)其需(xū)求量将(jiāng)达到5GWh,2030年需求量将达到100GWh;全固态(tài)电池有(yǒu)望在(zài)2027年(nián)实现(xiàn)小批量装车,并于2030年开始规模(mó)化应用,届时预计需求(qiú)量将达到3GWh。特(tè)别(bié)是在(zài)自动(dòng)驾驶电动汽车、城市空中交通(UAM)以(yǐ)及人形机器人市场中,全固态(tài)电池凭借其更(gèng)高的能量密度和(hé)安全(quán)性,将(jiāng)成为关键赋能技术。仅人形(xíng)机器人(rén)市场而言,预计到2032年该市场的规模将达(dá)到约660亿美元,这(zhè)预示着(zhe)全固态(tài)电池(chí)可能重塑二次电池行业的游戏规则。
全固态电池的成本压(yā)力和技(jì)术瓶颈正在逐渐缓解(jiě)
李院长指出(chū),尽管(guǎn)全固(gù)态(tài)电池被认为(wéi)能够解(jiě)决当前锂离子电(diàn)池的缺陷,但其(qí)在成本压力和技术瓶颈方面面临(lín)挑战。然而,随着硫化物固态电解(jiě)质的(de)成本因生(shēng)产工艺优化和规模化(huà)生产而显著(zhe)降低,以及通过(guò)创新制造工(gōng)艺(yì)解决界面(miàn)接触问题(tí),这些(xiē)障碍正逐渐被克服(fú)。
在成(chéng)本端,目前固态电解质尚未(wèi)实(shí)现工(gōng)业化批量制备(bèi),且对电池制造的环境要(yào)求较高,最终(zhōng)导致固态(tài)电池成本(běn)较高,限制了全固(gù)态电(diàn)池的产业化进程。硫化物(wù)固态电(diàn)解质(zhì)的关键原(yuán)料——硫化锂的价格在几年前高达每千克1500美元,是(shì)液态电解质的150倍,这导致硫化物固(gù)态(tài)电(diàn)解(jiě)质(zhì)成(chéng)本居高(gāo)不下,硫(liú)化物基(jī)固态电池电芯(xīn)BOM成(chéng)本(běn)也(yě)较高。但通过工(gōng)艺优(yōu)化、提升良率、利用硫(liú)化氢等的化学转(zhuǎn)化工艺技术(shù),使得硫化锂的生(shēng)产成本正(zhèng)在(zài)迅速降(jiàng)低(dī)。预计到2035年,随着硫化锂和(hé)硫化物固态电解质(zhì)的(de)规(guī)模化(huà)生(shēng)产、干法电极技术的引入(rù)、安全材料和零部件(jiàn)设备(bèi)的(de)简(jiǎn)化(huà),电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外(wài),在制(zhì)造工艺方面,全固(gù)态电池(chí)“干”、“压”、“叠”等(děng)制造工艺及设备不成熟,也是阻碍其产业(yè)化的(de)卡点之(zhī)一。在加压(yā)工艺上,为了(le)解决全固态电池特有的界面(miàn)接触性较差问题,需要借助能实(shí)现高温高压(yā)的WIP(等静(jìng)压机),但这类设备以液体为压力介质,需要加入密封工序(xù),仅这一工(gōng)序就需要30分(fèn)钟。而在近期,业内除了均匀(yún)加压设备,还创新性地引入了(le)食(shí)品行业中(zhōng)的真空设备工艺。实际案例显(xiǎn)示,通过(guò)这类新型设备已(yǐ)成功制(zhì)造出压缩率(lǜ)40%、厚度偏(piān)差在2.5%以内的(de)全(quán)固态(tài)电池电芯(xīn),这与传统WIP(等静(jìng)压机)设备(bèi)效(xiào)果(guǒ)相当(dāng)。
在技术端,全固态电池面临(lín)的最大技术瓶颈(jǐng)是正极、负(fù)极(jí)与固态电解质(zhì)之间的高界面(miàn)阻抗(kàng)。高界(jiè)面阻抗的(de)形成原因主要有二,一是材料接触时不(bú)可避免产(chǎn)生接触空隙(xì),导致电化学不稳(wěn)定(dìng)性增高;二是在(zài)充放电过程中电极体(tǐ)积膨胀会(huì)引发界面分离。对此,业内正在(zài)通过固态电(diàn)解(jiě)质改性、采用高温高压工艺扩大有效接触界(jiè)面,以(yǐ)及在(zài)正极(jí)采用(yòng)包覆(fù)铌/锆的(de)锂氧化(huà)物涂层技术、在负极引入中(zhōng)间层(céng)等多维度方案快速解决这些问题。
在(zài)全固(gù)态(tài)电池领(lǐng)域,干法电极技(jì)术(shù)虽(suī)被视为关键工艺,但(dàn)其使用的PTFE(聚四氟乙烯)粘结剂(jì)作为全氟化合物,已(yǐ)被(bèi)证实(shí)对环境和人体有害(hài),目前(qián)欧(ōu)美正讨论对其(qí)的使用限(xiàn)制。为此,行业正积极推动替代材料的开发(fā),以(yǐ)及寻找(zhǎo)在(zài)降低PTFE用量的同时确保离子电导率不衰减的解决方案。例(lì)如(rú),在干法工艺中(zhōng)将聚(jù)丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素(sù))交联形成的粘结剂,预涂覆(fù)于正极材料(liào),可以大幅(fú)减少70%以上的PTFE用量,同(tóng)步解决环保(bǎo)问(wèn)题与离子传导需求(qiú)。
爱游戏官方网站和容百科技的全固态电池材料开发与布局已取得显(xiǎn)著进展
李院长(zhǎng)表(biǎo)示,容(róng)百科技正(zhèng)积极推进全固(gù)态电池正极材料、固态电解质的产品开发及产业化布局,并已经取得(dé)了显著进展(zhǎn)。公司第一(yī)代全固态电池正(zhèng)极材料产(chǎn)品目前正处(chù)于(yú)吨级验证阶段,计划(huá)年内(nèi)完成材料(liào)定型;第二代产品为(wéi)超高镍三元材料,正在(zài)开发容量达240mAh/g的产品;第三代产品是基于富锂锰基(jī)技术,容量超过300mAh/g的超高容(róng)量产(chǎn)品,目(mù)前正(zhèng)与重点客户(hù)联合推进(jìn)前期开发。在硫化物固态电解质方(fāng)面(miàn),公司计划(huá)今年完成中试验证,并于2026年(nián)建成(chéng)量产线(xiàn)。
具体来(lái)看,在全固态(tài)电池正极材料开(kāi)发上,爱游戏官方网站和容百科技携手多家客户共同开发8系、9系产品,以及适用于全固(gù)态电池(chí)的高密度富锂锰(Mn-rich)正极材料。其(qí)中,8系产品成本与现有材料体系相(xiàng)当,而其循环、存储性能达到行业领先水平并获得客户认可。并且,爱游戏官方网站和容百科技已率先实(shí)现了全固态(tài)电(diàn)池用大单晶技术的商(shāng)业化应用,该(gāi)技术在大幅增加晶粒尺寸的同时(shí),能够确保(bǎo)更高的容量、压实密度和更长的循环(huán)寿命。产品自去年起已向头部客户完(wán)成吨级(jí)出(chū)货。此外,爱游戏官方网站和容百面向全固态电池开发的9系三(sān)元正极材料已(yǐ)实(shí)现单晶与多晶(jīng)的双路线布局。在(zài)超高镍产品(pǐn)上,即使采用单晶结构,仍可(kě)实现230mAh/g以上的(de)超高容量。单晶和(hé)多晶产品均已实现对国内外头部客户的(de)吨级出(chū)货。
在固态(tài)电解质方面(miàn),爱游戏官方网站和容百(bǎi)科技聚焦在硫化物与卤化物两大技术路线,开发了适配于硫化物和卤化物体系的湿法成膜和干法成膜技(jì)术。公(gōng)司的全固态软包电池在(zài)大气环境中经过裁剪(jiǎn)后,仍(réng)能为外部系(xì)统提(tí)供稳定电源,显示出较(jiào)好的安(ān)全性能。经测试(shì)验(yàn)证,应(yīng)用爱游戏官方网站和容百科技1微(wēi)米级LPSC硫化(huà)物固态电(diàn)解质制(zhì)备的全固态电(diàn)池(chí),在1000周循环后保持率在80%以(yǐ)上。
最后,李琮熙院长表示,在全(quán)固态电池领域,容(róng)百科技致力于(yú)推动全固态电池技(jì)术的突(tū)破与应用,公司将持续深化(huà)从(cóng)正极材料到固态电解(jiě)质等核心材(cái)料(liào)的(de)研发及(jí)量产体(tǐ)系的构建,助(zhù)力全固态(tài)电池时代的加速到来!