3月28日(rì)至(zhì)3月30日,中国(guó)电动汽车百人会论坛(2025)在京盛大召(zhào)开。本次(cì)论(lùn)坛(tán)以“夯实电动化 推进智能化(huà) 实现(xiàn)高质量发展”为主题,汇聚了来自政府、汽车、能源、交通等(děng)多个领域(yù)的代表,共同探讨汽车产业的未来发展方(fāng)向与技(jì)术创新路径。
完美体育和容百集团研发体系总(zǒng)裁兼中央研究院院(yuàn)长李琮(cóng)熙受邀出席,并在(zài)动力电池论(lùn)坛上发(fā)表题为(wéi)《全固(gù)态电池产业化技(jì)术进展(zhǎn)》的主题演讲。会上,李琮(cóng)熙院长深入分析(xī)了全固态电(diàn)池(chí)技术的发展现(xiàn)状及(jí)其在未来新能源(yuán)汽车领域以及新兴行业中的(de)重要性(xìng),并分享了完美体育和容百科技在全固态电池方(fāng)面的最新研究成果和技术突破。
全固态(tài)电池是(shì)新(xīn)兴领(lǐng)域发(fā)展的关键动力,市(shì)场前景广阔
李(lǐ)院长表(biǎo)示(shì),全固态电池(chí)因其突破(pò)现有锂离子电池技(jì)术壁垒的潜力及(jí)多重优势而备受市场关注。凭借高安(ān)全性、高能量密度、长循环寿命与宽温域应用等显著优点,全(quán)固(gù)态电池广泛适用于(yú)电动飞机(jī)、eVTOL(电动垂直(zhí)起降飞(fēi)行(háng)器)及(jí)动力电(diàn)池等领域,市场前景广阔。随着这(zhè)些新兴(xìng)行业的高速发(fā)展,未来全固态电池有望成为推动新兴领域突(tū)破的关键(jiàn)动(dòng)力来源(yuán)。
目前,半固态电池已实现装车应用,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(chí)有望在2027年(nián)实现小批(pī)量(liàng)装车,并于2030年开始(shǐ)规(guī)模化应用,届时预计需求量将达到(dào)3GWh。特别是(shì)在(zài)自(zì)动驾驶电动汽车(chē)、城市空中交(jiāo)通(tōng)(UAM)以及人形机器(qì)人市(shì)场中,全固态电池凭借其更高(gāo)的(de)能量密度和(hé)安全性,将成为关键赋能技(jì)术。仅人形机器人市(shì)场而言,预计到2032年该市场(chǎng)的(de)规(guī)模将达到约660亿美元,这预示着全(quán)固(gù)态电池可能重塑二(èr)次(cì)电池行业的游(yóu)戏规则(zé)。
全固态电池的成本压力(lì)和技术瓶(píng)颈正在(zài)逐渐缓解
李院长(zhǎng)指出,尽(jìn)管全(quán)固态电池被认为能(néng)够解(jiě)决当前锂(lǐ)离子电池的缺陷(xiàn),但其在成本压力和技术瓶颈方面面临挑战。然而,随着硫(liú)化物固态电解(jiě)质的(de)成本因生产工艺优化和规模化生(shēng)产而显(xiǎn)著降(jiàng)低,以及通(tōng)过创新(xīn)制造工艺解决界面接触问题,这些障碍正逐渐(jiàn)被克服。
在成本端,目(mù)前固(gù)态电解(jiě)质尚未(wèi)实(shí)现(xiàn)工业化(huà)批量制(zhì)备,且对电池制造的环境要求较高,最(zuì)终导致固(gù)态(tài)电池成本较高,限制了全固态(tài)电池的(de)产业化进程。硫化(huà)物固态电解质的关键原料——硫化(huà)锂的价格在几年前高达每千克1500美元,是(shì)液(yè)态(tài)电解质(zhì)的150倍,这导致(zhì)硫化物固态(tài)电解质成本居高不下,硫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(liáng)率、利用(yòng)硫化氢等的(de)化学转化工艺技(jì)术,使得硫化锂的(de)生产成本(běn)正(zhèng)在迅速(sù)降低(dī)。预计(jì)到2035年,随着硫化锂和(hé)硫化物固态电解质的(de)规模化(huà)生产、干法(fǎ)电极(jí)技(jì)术的引入、安全材料和零部件设备的简化,电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外,在制造工艺方面,全固态电池“干”、“压”、“叠”等制造(zào)工艺及设备不成熟(shú),也是阻碍其产业化的卡点之一。在(zài)加压工艺(yì)上,为了解决(jué)全固态(tài)电池(chí)特有的界面接触性较差问题,需(xū)要借助(zhù)能实现(xiàn)高温高(gāo)压的(de)WIP(等(děng)静压机),但这类设备以(yǐ)液体(tǐ)为压(yā)力介质,需要加入密封工序,仅这一工序就需要30分钟(zhōng)。而在近期,业内除了均匀加压设(shè)备,还创新性地引入了食(shí)品行业(yè)中的真空(kōng)设备工艺(yì)。实际案例(lì)显(xiǎn)示,通过这类新型设备(bèi)已成功制造出压缩率(lǜ)40%、厚(hòu)度偏差在2.5%以内的全固态电池电芯(xīn),这与(yǔ)传统WIP(等(děng)静压机)设备(bèi)效果相当。
在(zài)技术端(duān),全(quán)固态电池面临的最大技术瓶颈(jǐng)是正极、负极与固态电解质之间的高界面阻抗。高界面阻抗的形成原因主要有(yǒu)二,一是(shì)材料接触(chù)时不可避(bì)免产(chǎn)生接触空隙,导致电(diàn)化学(xué)不稳(wěn)定(dìng)性增高;二是在充放(fàng)电过(guò)程中电极(jí)体积(jī)膨胀会(huì)引(yǐn)发(fā)界面分离。对此,业内正在通(tōng)过(guò)固(gù)态(tài)电解质改(gǎi)性(xìng)、采用高温高压工艺扩大(dà)有效(xiào)接触界(jiè)面,以及在正极采用包(bāo)覆(fù)铌/锆的锂(lǐ)氧化物涂层技术、在负极引入(rù)中间层等多(duō)维度方案快速解决这(zhè)些(xiē)问题。
在全固态电池领域(yù),干法电极技术虽被视为关键(jiàn)工艺,但(dàn)其使用的(de)PTFE(聚四氟乙烯)粘结剂作为(wéi)全氟化(huà)合(hé)物,已被证实(shí)对环境(jìng)和人体有害,目前(qián)欧美正(zhèng)讨论对其的使用限(xiàn)制。为此,行业正积极(jí)推动替代材料的开(kāi)发,以及寻找(zhǎo)在降低(dī)PTFE用量的同时(shí)确保离子电导率不衰减的(de)解(jiě)决方案(àn)。例如(rú),在干法(fǎ)工艺中将聚丙烯酸与CMC(羧(suō)甲基纤维素)交联(lián)形成的粘(zhān)结剂,预涂(tú)覆于正极材料,可以大幅减少70%以上(shàng)的PTFE用量,同(tóng)步解决环保问题与离子传导需求。
完美体育和容百(bǎi)科技的全固态电(diàn)池材料开发与布局已取得显著(zhe)进展
李院长表示,完美体育和容百科技(jì)正积(jī)极推进全固态电池(chí)正极材料、固态电解质的产品(pǐn)开发及产业化(huà)布局,并已经取得(dé)了显著进(jìn)展(zhǎn)。公司第一代全固态(tài)电池(chí)正极材料产品目前正处于吨级(jí)验证阶段(duàn),计划(huá)年内完成材(cái)料定型;第二代产品为超高镍三元材料,正在开发(fā)容量达(dá)240mAh/g的产品;第三代产品是基于富(fù)锂锰基技(jì)术,容量超(chāo)过300mAh/g的超高容量产(chǎn)品,目(mù)前正与(yǔ)重点(diǎn)客户联(lián)合推进前期开(kāi)发。在硫化物固态(tài)电解质方(fāng)面,公(gōng)司计划今年完成中试验(yàn)证,并于2026年建成(chéng)量产线。
具体(tǐ)来看(kàn),在全固态电池正(zhèng)极材料开(kāi)发上,完美体育和容百科(kē)技携手多家(jiā)客户共同(tóng)开发(fā)8系、9系(xì)产品,以及(jí)适(shì)用于全固态电池的高密度富锂锰(Mn-rich)正极材料。其(qí)中,8系产品成本与现有材料体系相当,而其循环、存(cún)储性能达(dá)到行业领先水(shuǐ)平并(bìng)获得客户认可。并且,完美体育和容百(bǎi)科技已率先实现了全固态电池用大单晶技术的商业(yè)化(huà)应用,该技术在大幅增加(jiā)晶(jīng)粒尺寸的同时,能够确保更高的容量、压实(shí)密度和(hé)更长的循环寿(shòu)命。产品自(zì)去年起已向头部客(kè)户完成吨级出货。此外,完美体育和容百面向全固态电池开(kāi)发的9系三元正极(jí)材料已实现单晶与(yǔ)多晶的双路(lù)线(xiàn)布(bù)局。在超(chāo)高镍产品上,即使采用单晶(jīng)结构,仍可实现230mAh/g以上(shàng)的超高容量。单晶和多晶产品均已实现对(duì)国内外头部客户的吨级出货。
在固态电解质方(fāng)面,容(róng)百科技聚(jù)焦在硫化(huà)物与卤化物两(liǎng)大技术路线(xiàn),开发了适配于硫(liú)化物和卤化物体系的湿法成膜和干(gàn)法成(chéng)膜技术。公司的全(quán)固态软包(bāo)电池在大(dà)气环境中经过裁剪(jiǎn)后,仍能为外部系统提(tí)供稳定电源,显示出较好的安(ān)全(quán)性(xìng)能。经测试验证,应用容(róng)百科(kē)技(jì)1微米级LPSC硫(liú)化物固态电(diàn)解质制(zhì)备的全固态电池,在(zài)1000周循环后保持率(lǜ)在80%以(yǐ)上。
最后,李琮熙院长表(biǎo)示,在(zài)全固态电池领域,容(róng)百科技致力于推动全(quán)固态电池技术(shù)的突破(pò)与应用,公(gōng)司将持续深化从正极材料到固态电解质等核心材(cái)料的研发及量产体系的构建(jiàn),助力全固态电池(chí)时代的加速到来(lái)!