3月(yuè)28日至3月30日,中国电动汽车百人(rén)会论(lùn)坛(2025)在(zài)京(jīng)盛大召开。本(běn)次论坛以(yǐ)“夯(bèn)实电动化 推进智能化 实现高质量发展(zhǎn)”为主(zhǔ)题,汇(huì)聚(jù)了来自政府、汽车、能源、交(jiāo)通等多个领域(yù)的(de)代表(biǎo),共同探讨汽(qì)车产(chǎn)业的未来(lái)发展(zhǎn)方向与技(jì)术创新路径。
首页_JDB和容百集团研发体系总(zǒng)裁兼中央(yāng)研究院院长李(lǐ)琮熙(xī)受邀出席,并在动力电池论坛上(shàng)发表题为《全固态电池产业化技(jì)术进展》的(de)主题演讲。会上,李琮熙院长深入分析了全固态电(diàn)池(chí)技术(shù)的发(fā)展现状及其在未来(lái)新能源汽车领域以及新兴(xìng)行业中(zhōng)的重要性,并分享(xiǎng)了容(róng)百(bǎi)科技在全固(gù)态(tài)电(diàn)池方面的最新(xīn)研(yán)究成果和(hé)技术突破。
全(quán)固态电池是(shì)新兴领域(yù)发展的关键动力,市场前景广阔
李院长表(biǎo)示,全固态电池因其突破现有(yǒu)锂离子电池技术壁(bì)垒的潜力(lì)及(jí)多重优势而备受市场关注。凭借(jiè)高安全性(xìng)、高能(néng)量密(mì)度、长(zhǎng)循环寿命与宽温域应用(yòng)等显著(zhe)优点(diǎn),全固态电池广泛适用于电(diàn)动(dòng)飞(fēi)机、eVTOL(电动垂直起降飞行器)及动力电池等领域,市场前景广阔。随着这些新(xīn)兴行业的高速发展,未来全(quán)固(gù)态电池(chí)有望成为推动新兴领域(yù)突(tū)破(pò)的关键动(dòng)力来源。
目前,半固态(tài)电池已实现(xiàn)装(zhuāng)车应用,预计2025年其需求量将达到5GWh,2030年(nián)需求量将达到100GWh;全固态电池有望在2027年实现(xiàn)小批量装车,并于(yú)2030年开(kāi)始规模化(huà)应用,届(jiè)时预计需(xū)求量将达到3GWh。特别是在自动驾驶电(diàn)动汽车、城市(shì)空(kōng)中(zhōng)交通(UAM)以及人形(xíng)机器人市(shì)场中,全固(gù)态电池凭借其更高的能量密度和安(ān)全性,将成为关键赋能技术(shù)。仅人形机器人市场而言,预计到2032年该(gāi)市(shì)场的规模将(jiāng)达到约660亿美元,这预示着全固态电池(chí)可能重塑(sù)二次电池行业的游戏规则(zé)。
全固(gù)态电池的成本压(yā)力和技术瓶颈正在逐渐(jiàn)缓解
李院长指出,尽管全固态(tài)电池被认为能够解(jiě)决当前锂离子(zǐ)电池的缺(quē)陷,但其在(zài)成本压(yā)力和技术瓶(píng)颈方面面临挑战。然而,随着硫(liú)化(huà)物固态电(diàn)解质的(de)成(chéng)本因生产工艺优化和规模(mó)化生产而(ér)显著降低,以及(jí)通过(guò)创新制造工(gōng)艺(yì)解决界面接触问题,这些障碍正逐渐被克服。
在成(chéng)本端,目前(qián)固(gù)态电解质尚未实(shí)现工业化批量(liàng)制备,且对电池制(zhì)造的环境(jìng)要求较(jiào)高,最终导致固(gù)态电(diàn)池成本较(jiào)高,限(xiàn)制了全固态(tài)电(diàn)池的产(chǎn)业化进程。硫(liú)化物固态电解质的关(guān)键原料——硫化(huà)锂的价格在(zài)几(jǐ)年(nián)前(qián)高达每千克1500美元,是液态(tài)电解质的150倍,这导致硫化物固态电解质成本居高(gāo)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(huà)、提升良率、利用硫(liú)化氢等(děng)的化学转(zhuǎn)化工艺(yì)技术,使得(dé)硫化锂的生产成本正在(zài)迅(xùn)速降低。预计(jì)到2035年,随着硫化(huà)锂和硫化物固态(tài)电解质的规(guī)模化生(shēng)产(chǎn)、干(gàn)法(fǎ)电极技术的引入、安全材料和零部件设备的简(jiǎn)化(huà),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”等制造工艺及设备(bèi)不成(chéng)熟,也是(shì)阻碍其产业化的(de)卡点之一。在加压(yā)工艺上,为了解决全固态电池特(tè)有的界面接(jiē)触性(xìng)较差问题,需要借助能实现高温高压的WIP(等静压机(jī)),但这类设备以液体(tǐ)为压力介质(zhì),需要加入密封工序,仅(jǐn)这一(yī)工序就需要30分钟。而在近期(qī),业(yè)内除了均匀加压设备,还创新性地引入(rù)了食品行业中(zhōng)的真空设备工艺。实际案例显示,通过这类新型(xíng)设(shè)备已(yǐ)成功制造出压缩率40%、厚度(dù)偏差在2.5%以内的全固态电池电芯,这与传统(tǒng)WIP(等(děng)静(jìng)压机)设备效(xiào)果(guǒ)相当。
在(zài)技术(shù)端,全(quán)固态电池面临的(de)最大技术(shù)瓶(píng)颈是正极、负极与固(gù)态电解(jiě)质之间的高界面阻抗。高界面(miàn)阻抗的(de)形(xíng)成(chéng)原因主要有二,一是材料接触时不可避(bì)免产生(shēng)接触空隙,导致电化学不稳(wěn)定性增高;二是在充放电过程中(zhōng)电(diàn)极体(tǐ)积(jī)膨胀(zhàng)会引(yǐn)发界面分(fèn)离。对(duì)此,业内正在通过固(gù)态(tài)电解质改性(xìng)、采用高(gāo)温(wēn)高压工艺(yì)扩大(dà)有效接触界面,以及在正极采用包覆铌/锆的锂氧化物涂层技(jì)术(shù)、在负极引入中间(jiān)层等多维度方(fāng)案快速解决这(zhè)些问题。
在全固态电池(chí)领域,干法电极技术虽被视为关键工艺,但其使用的PTFE(聚四氟乙烯(xī))粘结剂作为全氟化合物,已(yǐ)被证(zhèng)实对(duì)环境和人体有害,目前欧美正(zhèng)讨论对其的使用限制(zhì)。为此,行(háng)业正积极推动替代材(cái)料的开发,以及寻找在降低PTFE用量的同(tóng)时确保离子电导率不衰减的解决方(fāng)案。例如,在干法工艺(yì)中(zhōng)将聚丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素)交(jiāo)联(lián)形成的粘结剂,预涂覆于正极材料(liào),可以大幅减少70%以上的PTFE用量,同(tóng)步(bù)解决环(huán)保问题与离(lí)子传导(dǎo)需求。
首页_JDB和容百科(kē)技的(de)全固态电池材料开发(fā)与布局已取(qǔ)得显著进(jìn)展
李(lǐ)院长表示,首页_JDB和容百科(kē)技正积极推(tuī)进(jìn)全固态电池(chí)正(zhèng)极材料、固态电解质的产品(pǐn)开(kāi)发及产业化(huà)布局,并已经取得了显著进展。公司(sī)第(dì)一代全(quán)固态(tài)电池正极材料产(chǎn)品目前正(zhèng)处于吨级验证阶段,计划年内完成材料定型;第二代产(chǎn)品为超高镍三元材料,正在开发容量(liàng)达240mAh/g的产品;第三代产品是基于富锂(lǐ)锰(měng)基技术(shù),容量超过300mAh/g的超高容量产品,目(mù)前(qián)正与重点客户联合推进前期开发。在硫化物(wù)固态电解质方面,公司计划今(jīn)年完成中试验证,并于2026年建成(chéng)量(liàng)产线。
具体来看,在全固态电池正极材料开(kāi)发上,容(róng)百(bǎi)科技携手多家(jiā)客户共同开发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)正极材料。其中(zhōng),8系产品(pǐn)成本与现有材料体系相当,而其循环、存储性能达到行业领先水平并(bìng)获(huò)得客户认可。并且,首页_JDB和容百科技已率先实现了全固态电池用大单(dān)晶技术的商业化应用,该(gāi)技术在大幅增加(jiā)晶粒尺寸的同(tóng)时,能够确保(bǎo)更高的容量、压实密度和更长(zhǎng)的循环寿命。产品自去年起已(yǐ)向头部客户完成吨级出(chū)货。此外,首页_JDB和容百面向全固(gù)态电池(chí)开发的9系三元正极材(cái)料已实现(xiàn)单晶(jīng)与多(duō)晶(jīng)的双路线布局。在超(chāo)高(gāo)镍产品上,即使采用单晶结构,仍可(kě)实(shí)现230mAh/g以上的超高容量。单晶和(hé)多(duō)晶产品均已实现对国内外头部客(kè)户的吨级出货。
在固态电解质方(fāng)面,容(róng)百科技聚焦在硫化物(wù)与(yǔ)卤(lǔ)化物两大技术路线,开发了适配于硫化(huà)物和卤(lǔ)化物体系的湿法(fǎ)成(chéng)膜和(hé)干法成膜技术。公司的全(quán)固态软包(bāo)电(diàn)池在大气环境中(zhōng)经过裁剪后,仍能为外部系统提供稳定电(diàn)源,显示出(chū)较好的安全性能。经测试验证,应用(yòng)首页_JDB和容百(bǎi)科技1微米级LPSC硫化物固态电解质制备的全固态电池,在1000周循环(huán)后保持(chí)率在80%以上。
最后,李琮熙院长表示,在全固态(tài)电池领域(yù),首页_JDB和容百科(kē)技致力于推动全固态电池技术的突破与应(yīng)用,公(gōng)司将(jiāng)持续深化(huà)从正极材料到固态电(diàn)解质(zhì)等核心材料的研发及量产体系(xì)的构建,助力全固态电池时代的加速到来(lái)!