3月(yuè)28日至3月30日,中国电动汽车百人会论坛(2025)在京盛大召开。本次论(lùn)坛(tán)以(yǐ)“夯实(shí)电动化(huà) 推进智能化 实现高质量(liàng)发展”为主题,汇聚了来自(zì)政(zhèng)府(fǔ)、汽车、能(néng)源、交通等多(duō)个领域的代(dài)表,共(gòng)同探(tàn)讨汽(qì)车产业的未来发展(zhǎn)方向与(yǔ)技(jì)术创新路径。
完美体育和容百集团研发体系总(zǒng)裁兼中央研究(jiū)院院长李琮熙受邀出席,并在动力电(diàn)池(chí)论坛上(shàng)发(fā)表题为《全固态电池产业化(huà)技术进展》的主题(tí)演(yǎn)讲。会上,李(lǐ)琮熙院长(zhǎng)深入分析(xī)了(le)全(quán)固(gù)态电池技术的发展现状及其在未来(lái)新(xīn)能源(yuán)汽车领(lǐng)域以及新兴行业(yè)中的重要性,并分(fèn)享(xiǎng)了完美体育和容百科技在全固态电池方面的最新研究成果和技术突破。
全固态电池是新兴(xìng)领域(yù)发展的关键动(dòng)力,市场前景广阔
李院长表(biǎo)示(shì),全(quán)固态电池因其突破现有锂离(lí)子电池技术壁垒的潜(qián)力及(jí)多重优势而备受市场关注。凭借高安全性、高能(néng)量密度、长(zhǎng)循环寿(shòu)命与宽温域应用等显著优点(diǎn),全(quán)固态电池(chí)广泛(fàn)适用于电动(dòng)飞机、eVTOL(电动垂直起降飞行器)及动力电池等领(lǐng)域,市场前(qián)景广(guǎng)阔。随着这(zhè)些(xiē)新兴行业的高(gāo)速(sù)发展,未来全(quán)固态电池有望成(chéng)为推动新兴领域突(tū)破的(de)关(guān)键动力(lì)来(lái)源。
目(mù)前,半固态(tài)电池已(yǐ)实现装车应用,预计2025年(nián)其需求量将达到5GWh,2030年需求量将达到100GWh;全(quán)固态电池(chí)有(yǒu)望在2027年实现小批量装车,并于2030年开始规模(mó)化(huà)应用,届时预计需求量将达到(dào)3GWh。特别是在自动驾驶电动汽车、城市空中交(jiāo)通(UAM)以(yǐ)及人形机器人市场(chǎng)中,全固态电池凭借其更高的能量密度和安全(quán)性,将成为关键赋能技术(shù)。仅人(rén)形机器人市场而言,预(yù)计到(dào)2032年该市场(chǎng)的规模(mó)将达到约660亿美元(yuán),这预(yù)示(shì)着全固态电(diàn)池可(kě)能重塑二次(cì)电池行业(yè)的游戏(xì)规则(zé)。
全固态电池的成本压力和技术瓶颈正在逐(zhú)渐(jiàn)缓解
李(lǐ)院长指出(chū),尽管全固(gù)态电池被认为能够解决当前锂离子电池的缺(quē)陷,但(dàn)其在成本压力(lì)和技术瓶颈方(fāng)面面临(lín)挑战。然而,随着硫(liú)化(huà)物(wù)固态电解质的成本因生产(chǎn)工艺优化(huà)和(hé)规模化生产而显(xiǎn)著(zhe)降低(dī),以及(jí)通过创新制造(zào)工艺解决界面接触(chù)问题(tí),这(zhè)些障碍正逐渐被克服。
在成本端,目前固态电(diàn)解质尚未实现工业化批量(liàng)制备,且对电池制造的(de)环境要求较高,最终(zhōng)导致固态电(diàn)池成本较(jiào)高,限制了(le)全固态电池的产业(yè)化进程。硫化物固态电解质的关键原料——硫化(huà)锂的价(jià)格在几年前高达每千克(kè)1500美元,是液态电解质(zhì)的150倍,这导致硫化物固态电解(jiě)质成本居高不下,硫(liú)化物基固态电池电芯BOM成本也较高。但通过工艺优化、提升良率、利用(yòng)硫化氢等的化学转化工(gōng)艺(yì)技(jì)术,使得硫化锂的(de)生产成本正在迅速降低。预(yù)计到2035年(nián),随着硫化锂和硫化物(wù)固态电解质的规模化生(shēng)产、干法电(diàn)极技(jì)术的引入、安全(quán)材料(liào)和零部件设备的简化(huà),电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外,在制造工(gōng)艺方(fāng)面(miàn),全固态电(diàn)池“干(gàn)”、“压”、“叠”等制造工艺及设备(bèi)不成熟,也(yě)是阻碍其产业化的卡点之一。在加压工艺上,为了解决(jué)全固态电(diàn)池特有的界(jiè)面接触性较差问题,需要借助能实现高温(wēn)高压的WIP(等静压机),但这类(lèi)设备以液体为压力介质,需要加入密封工序,仅这一工序(xù)就需要30分钟。而在(zài)近期,业内(nèi)除了均匀加压设备,还创新(xīn)性地引入(rù)了食品行业中的(de)真(zhēn)空设备(bèi)工艺。实际案例显示(shì),通过这类新型设(shè)备已成功制(zhì)造出压缩率40%、厚度偏差在2.5%以内(nèi)的全固(gù)态电池电芯,这与(yǔ)传统WIP(等(děng)静压机)设(shè)备(bèi)效果(guǒ)相当。
在技(jì)术端(duān),全固态电池面临的最大技术瓶颈是正极、负极与固态电解质(zhì)之间的高界面阻抗。高界面阻抗的(de)形(xíng)成原因主要有二,一是材料接触时不可避免产生接触空隙,导致电化(huà)学不(bú)稳定性增高;二是(shì)在充放电(diàn)过程中电(diàn)极体积膨胀会引发界(jiè)面分离。对此,业内(nèi)正在通过(guò)固(gù)态电解质改性(xìng)、采用高温高压工艺(yì)扩大有(yǒu)效接触界面,以及(jí)在(zài)正极采用包覆铌/锆的锂氧(yǎng)化物涂层技术(shù)、在负极(jí)引入(rù)中间层等多维度方案快速解决这些(xiē)问题。
在全固态电池领域,干法(fǎ)电极技术虽(suī)被视为关键工艺,但其(qí)使用的PTFE(聚四氟乙烯)粘结(jié)剂(jì)作为全氟化合物,已被证实(shí)对环境和人体有害,目前欧美正(zhèng)讨论对其(qí)的使用(yòng)限制。为(wéi)此,行(háng)业正积极(jí)推动替代材料的开发,以及(jí)寻找在降低(dī)PTFE用量的同时确保离子电导率不衰减(jiǎn)的解决方案。例如(rú),在干法工艺中将聚丙烯酸与CMC(羧甲(jiǎ)基纤维素(sù))交联形(xíng)成的粘结剂,预(yù)涂覆于(yú)正(zhèng)极材料,可以大幅(fú)减少70%以上的(de)PTFE用量,同步解决环保问题与离子传导需求。
完美体育和容百科技的全固态电池(chí)材料开发与(yǔ)布局已取得显著进(jìn)展
李(lǐ)院长表示,完美体育和容百科技(jì)正积极(jí)推(tuī)进全固态电池正(zhèng)极(jí)材(cái)料、固态电解质的产(chǎn)品开发及产业化布局,并已经取得了显著进展。公司第一代全固态电池正(zhèng)极材料产品目前正处于吨级验证阶段,计划年内(nèi)完成材料定(dìng)型;第二代产(chǎn)品为(wéi)超高镍(niè)三元材(cái)料,正(zhèng)在开发(fā)容量(liàng)达240mAh/g的产品;第三代产品是基于(yú)富锂(lǐ)锰基(jī)技术,容量超过300mAh/g的超高容量产品,目前正与重点(diǎn)客户联(lián)合推进前期开发。在硫化物固态(tài)电解质方(fāng)面,公司计划今年完成(chéng)中试验证,并(bìng)于2026年建成量产(chǎn)线。
具体来看,在全固(gù)态电池正极材料(liào)开发上,完美体育和容百科(kē)技携手多家客户共同开发8系、9系产品,以及(jí)适用于(yú)全固态电池的高(gāo)密度富锂锰(Mn-rich)正极材料。其中,8系产品成本与(yǔ)现有材料体系相当,而其循环、存储性能(néng)达(dá)到行业领(lǐng)先水平并获(huò)得客(kè)户认可。并且(qiě),完美体育和容百科(kē)技已率先实现了全固态电池用大(dà)单晶技术的商业化应(yīng)用,该技术在大幅(fú)增加晶粒尺寸的同时,能够确保更高的容(róng)量、压实密度和更长的循环寿命。产品自去年起已向头部客户完成吨级(jí)出货。此外,容(róng)百面向全固(gù)态电池开发的9系三元正(zhèng)极材料已实现单晶(jīng)与(yǔ)多晶的双(shuāng)路线布(bù)局。在超高镍(niè)产品上,即使采(cǎi)用单(dān)晶结构,仍(réng)可(kě)实现(xiàn)230mAh/g以上的(de)超高容量。单(dān)晶和多晶产(chǎn)品均已实现对国内外头部客(kè)户的吨级(jí)出(chū)货。
在固态电解质方(fāng)面(miàn),完美体育和容百科(kē)技(jì)聚焦在硫化物与卤化(huà)物两大技(jì)术路线,开发了适配于硫化物和卤化(huà)物体系的湿法成膜和干法成(chéng)膜技术。公司的全固态软(ruǎn)包(bāo)电(diàn)池在大气环境中经过裁剪后,仍能为(wéi)外部系统提供稳定(dìng)电源,显(xiǎn)示出(chū)较好的安全(quán)性能。经测试验证(zhèng),应用容(róng)百科技1微米级LPSC硫化物固态电(diàn)解质制(zhì)备的(de)全(quán)固态电(diàn)池,在1000周循环后保持率在(zài)80%以上。
最后,李琮熙院(yuàn)长表示,在全固态(tài)电池领域(yù),完美体育和容百科技致力(lì)于推(tuī)动全固态电池技术(shù)的突(tū)破与应用,公司将持(chí)续深化从正极材料(liào)到(dào)固态电(diàn)解质等核心材料的研发(fā)及量产体系的构建,助(zhù)力全固(gù)态(tài)电池时代(dài)的加(jiā)速(sù)到来!