3月28日至3月30日,中(zhōng)国电(diàn)动汽车百人会论(lùn)坛(tán)(2025)在京(jīng)盛大召开。本次论(lùn)坛以“夯(bèn)实(shí)电动(dòng)化 推进智能化 实现高质量发展”为主(zhǔ)题,汇聚了来自政(zhèng)府、汽车(chē)、能源、交通等多个(gè)领域(yù)的代表,共同(tóng)探讨汽(qì)车产业(yè)的未来(lái)发展方向与技术(shù)创(chuàng)新路径。
大发welcome登录入口首页和容百集团研发体系总裁兼中央(yāng)研究院院(yuàn)长李(lǐ)琮熙受邀出席,并在动力电池(chí)论坛上发表题为《全固态电(diàn)池产业化技术进展》的主题演讲。会上,李琮(cóng)熙院长(zhǎng)深入分(fèn)析了全固态电池技术的发展现状(zhuàng)及(jí)其(qí)在未来新能源汽车领域以及(jí)新兴行(háng)业中的重要性,并分享(xiǎng)了大发welcome登录入口首页和容百科技在全固(gù)态电池方面的最(zuì)新研究(jiū)成(chéng)果和技术突破。
全固态电池是新兴领域发展(zhǎn)的关键动力,市场前景广阔(kuò)
李院长表示,全固态电(diàn)池因其(qí)突破现(xiàn)有锂离子电池技术壁垒(lěi)的潜力及多重优(yōu)势而备受(shòu)市场关注。凭借高安全(quán)性、高能量密度、长循环寿命与宽温域应用等显著优点,全固(gù)态电(diàn)池(chí)广泛适用于电动飞机、eVTOL(电动垂直(zhí)起降飞(fēi)行器(qì))及动(dòng)力电池等领域,市场前(qián)景广阔。随着这些新兴行业的高(gāo)速发(fā)展,未来全固态电池有望成(chéng)为推动新兴(xìng)领域突破(pò)的关键动(dòng)力来源。
目(mù)前(qián),半固态电池已实(shí)现(xiàn)装(zhuāng)车应用,预计2025年其需求量将达到5GWh,2030年(nián)需求量(liàng)将达到100GWh;全固(gù)态电池有望在2027年实现小批量装车,并于(yú)2030年开始规模化应用,届(jiè)时预(yù)计需求量(liàng)将(jiāng)达到(dào)3GWh。特别是在自动驾驶电动汽车、城市空中交通(UAM)以及人形机器人市场中,全(quán)固态电池凭借其更高的能量密度(dù)和安全性,将成为(wéi)关键(jiàn)赋能技术。仅人形机器人市场而(ér)言,预计到2032年该市场(chǎng)的规模将达(dá)到约660亿(yì)美元,这预(yù)示着全固(gù)态(tài)电池可能(néng)重塑二次电池(chí)行业(yè)的游戏规(guī)则。
全固态(tài)电(diàn)池的成本压(yā)力和技术瓶颈正在逐渐缓解
李院长指出,尽管全固态电池被认为能(néng)够解(jiě)决当前锂(lǐ)离子电(diàn)池(chí)的缺(quē)陷,但其在(zài)成本压力和技(jì)术瓶颈方(fāng)面面临挑战。然而,随(suí)着硫化物固态(tài)电解(jiě)质(zhì)的成本因生产工艺(yì)优化和规模化生(shēng)产而显(xiǎn)著降低(dī),以及通过创新(xīn)制造工艺(yì)解决(jué)界面接触问题,这些障碍正逐渐被克服。
在成本端,目前固态电解质尚未实现工业化批量(liàng)制备,且(qiě)对(duì)电(diàn)池制造的环境要求较(jiào)高,最(zuì)终导致(zhì)固态电池成本较高,限制了全固(gù)态电池的产业化进程。硫化物固态电解质(zhì)的关键原料(liào)——硫化锂的价格在几年前高达每千克(kè)1500美元(yuán),是液态电解质的150倍,这导致硫(liú)化(huà)物固(gù)态电(diàn)解质成(chéng)本(běn)居高不下,硫化物基固态(tài)电池电芯BOM成(chéng)本也较(jiào)高。但通过工艺(yì)优化、提升良率(lǜ)、利用硫(liú)化氢等的化(huà)学转化工艺技术,使(shǐ)得硫(liú)化锂(lǐ)的生(shēng)产成(chéng)本正在迅速降低。预计到2035年,随着硫化锂和硫化物固态电解质的规模化生产、干法电极技术的引入、安(ān)全材料和零部件设(shè)备(bèi)的简化,电(diàn)芯BOM成(chéng)本有望降(jiàng)至0.4元/Wh以下。
此外,在制(zhì)造工艺(yì)方面,全(quán)固(gù)态(tài)电池“干”、“压”、“叠”等制造工(gōng)艺及(jí)设(shè)备不成(chéng)熟,也是阻碍其产业化的卡点之一(yī)。在加压工艺上,为(wéi)了(le)解决全固态电池特有的界面接触性较差问题,需要借助能实现(xiàn)高温(wēn)高(gāo)压的(de)WIP(等静压机),但这类设备以液体为压(yā)力介质(zhì),需要加入密(mì)封工序,仅这一工序就需要30分(fèn)钟。而在近期,业(yè)内除了均匀加(jiā)压设备,还创新性地引入了食品行业中的真(zhēn)空(kōng)设备工艺。实(shí)际(jì)案例显(xiǎn)示,通过这类新(xīn)型(xíng)设备已(yǐ)成功制(zhì)造(zào)出(chū)压缩率40%、厚(hòu)度偏差在2.5%以内的(de)全固态电(diàn)池电芯,这与(yǔ)传统WIP(等静压机)设备效果相当。
在技术端,全固态电池面临的最大技术(shù)瓶颈是(shì)正极、负极与固态电解质之间的高界面阻抗。高(gāo)界面阻抗的形成原因主要有二,一是材料接触时不可避免产生接触空隙,导致电化学不(bú)稳定(dìng)性(xìng)增高;二是在充放电过程中电极体积膨胀会引发界面分离。对此(cǐ),业内正在通(tōng)过固(gù)态电解质改性、采用高温高压工艺扩大有(yǒu)效接(jiē)触界面,以(yǐ)及在(zài)正(zhèng)极采用包(bāo)覆铌/锆(gào)的锂氧化物(wù)涂层(céng)技术、在负极引入(rù)中间(jiān)层等多维度方(fāng)案快速解决这些问(wèn)题。
在全固态电池领域,干法电极技术虽(suī)被(bèi)视为关键工艺(yì),但其(qí)使用的(de)PTFE(聚四氟乙烯(xī))粘结剂作(zuò)为全氟化(huà)合物,已被证实对环境(jìng)和人体(tǐ)有害,目前欧美(měi)正讨论对其的使(shǐ)用限制。为此,行业正积极(jí)推动(dòng)替代材料(liào)的开发,以及(jí)寻找(zhǎo)在(zài)降(jiàng)低PTFE用量的(de)同时(shí)确保离子电导率不衰(shuāi)减的解决方案。例如,在干法工(gōng)艺中将聚丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素)交联形成的粘结剂,预涂(tú)覆于正极材料,可以大幅减少70%以上的PTFE用量,同步(bù)解决环保问(wèn)题与(yǔ)离子传导(dǎo)需求。
容(róng)百科技的全(quán)固(gù)态(tài)电(diàn)池材料(liào)开发与布局已取得显著进(jìn)展
李院长表(biǎo)示(shì),大发welcome登录入口首页和容百科技正积极推进全固(gù)态电(diàn)池正极材料、固态电解质的产品(pǐn)开发及(jí)产业化(huà)布局,并已经取得了(le)显著进展(zhǎn)。公司第一代(dài)全固态电池(chí)正(zhèng)极材料产品目前正处(chù)于吨级验证阶段,计划(huá)年内完成材料定型(xíng);第(dì)二代产品为(wéi)超高镍三元(yuán)材料,正(zhèng)在开发容量(liàng)达240mAh/g的产品;第三代产(chǎn)品(pǐn)是基于富(fù)锂锰基技术,容量超过300mAh/g的超高容量产品,目(mù)前正与重点客户联合推进前期开发。在硫(liú)化物固态(tài)电解质方面,公(gōng)司计(jì)划今(jīn)年完成中试验证(zhèng),并于(yú)2026年(nián)建(jiàn)成(chéng)量产线(xiàn)。
具(jù)体来(lái)看,在全固态电池正极材(cái)料开发(fā)上,大发welcome登录入口首页和容百科(kē)技携手多家客户共同开发8系、9系产品(pǐn),以及适(shì)用于(yú)全固态电池的高密度富(fù)锂锰(Mn-rich)正极材料。其中,8系(xì)产品(pǐn)成本与现有材料体(tǐ)系相当,而其循环(huán)、存储性(xìng)能达到行业领先水平并获得客户认可。并且,大发welcome登录入口首页和容百(bǎi)科技(jì)已率先实现(xiàn)了全(quán)固态(tài)电池用大单(dān)晶技术的商业化(huà)应(yīng)用,该技术(shù)在大(dà)幅增加晶粒尺寸的(de)同时,能够(gòu)确保更(gèng)高的容量、压实密度和更长的循环寿命(mìng)。产品自去年起已向头部客(kè)户完成吨级(jí)出(chū)货。此外,大发welcome登录入口首页和容百面向全固态电池开发的9系三元正极(jí)材料已实现单晶与多晶的双路(lù)线布(bù)局(jú)。在(zài)超高镍产品上,即使采用单晶结构,仍可实现230mAh/g以上(shàng)的超高容量。单(dān)晶和(hé)多晶产品均已实现对国内外头部客户(hù)的吨级出(chū)货。
在固态电解(jiě)质方面,容(róng)百科技(jì)聚焦在硫化物(wù)与卤化(huà)物两大技术路线,开发了适配于硫化物和卤化物(wù)体系的湿(shī)法成膜和干法成膜技术。公司的全固态软包电池在大(dà)气环境中经过裁剪后,仍能为(wéi)外部系统提(tí)供稳定电源,显示出较好的安全(quán)性能(néng)。经测试验(yàn)证,应(yīng)用(yòng)大发welcome登录入口首页和容百科技1微米级LPSC硫化物(wù)固态电解质制备的全固(gù)态电池,在1000周循(xún)环后保持率在(zài)80%以(yǐ)上(shàng)。
最后,李琮(cóng)熙院长表示,在(zài)全固态电池领(lǐng)域,大发welcome登录入口首页和容百科技致力于推动全固态电池技(jì)术的(de)突破与(yǔ)应用,公司将(jiāng)持续深化(huà)从正极材料到固态电(diàn)解质等核心材料(liào)的研发及量(liàng)产(chǎn)体系的(de)构建(jiàn),助力(lì)全固态电池时代的加速到来(lái)!