3月28日至3月30日(rì),中(zhōng)国电(diàn)动汽车百人会论坛(2025)在京盛大(dà)召(zhào)开。本次论坛以“夯实电动化 推(tuī)进智能化 实现高质(zhì)量发展(zhǎn)”为主题,汇聚了(le)来(lái)自政府(fǔ)、汽车、能源、交(jiāo)通等(děng)多个领域(yù)的代表,共同(tóng)探讨汽车产业的未来发(fā)展方向与技(jì)术创新路径。
首页_JDB和容百集团研发(fā)体系(xì)总裁兼中央(yāng)研究院院长李琮熙受邀出席,并(bìng)在动力电池论坛上发表题为《全固态电池产业化技术进展》的(de)主题演讲。会上,李琮熙院(yuàn)长深入分析(xī)了全固态电池技术的(de)发展现(xiàn)状及其在未来新(xīn)能源汽车领域以及新兴(xìng)行业中的重要性,并分享了首页_JDB和容百科技在全固态电池方面(miàn)的最新(xīn)研究成果和技术突破。
全固态电池(chí)是(shì)新兴(xìng)领域发展的(de)关键动力,市场前景广阔
李院长表示,全固态电池因其突破现有锂离子电池技术壁垒的潜力及多重优势而备受市场关注。凭借高安全(quán)性、高能量密度、长循环(huán)寿命与宽温域应用(yòng)等显著优点,全固态电(diàn)池广泛适用于电(diàn)动飞机(jī)、eVTOL(电动(dòng)垂直起降飞行器(qì))及动力电(diàn)池等(děng)领(lǐng)域,市场前景广阔(kuò)。随着这些新兴(xìng)行业的高(gāo)速发展(zhǎn),未来全(quán)固态电池有望成为推动新兴(xìng)领域突破的关键动力来源。
目前,半(bàn)固态电池已实现装(zhuāng)车应用,预计2025年其需求量将达(dá)到5GWh,2030年需求量将(jiāng)达到100GWh;全固态电池有望在2027年实现小批量装车,并于2030年开始规模化应(yīng)用,届时预计需(xū)求(qiú)量将达(dá)到(dào)3GWh。特别是在自(zì)动驾(jià)驶电动汽(qì)车、城市空中交通(UAM)以及人形机器人(rén)市(shì)场中,全固态电池凭借其(qí)更高(gāo)的能量密度和安全性,将成为关键赋能(néng)技术(shù)。仅人形(xíng)机器人市场(chǎng)而言(yán),预(yù)计到2032年该市场(chǎng)的规模将(jiāng)达到(dào)约660亿(yì)美元,这预示着全固态电(diàn)池可能重塑二次电(diàn)池行业(yè)的(de)游戏规则。
全固态电(diàn)池的(de)成本压力(lì)和技术瓶颈正在逐(zhú)渐缓解(jiě)
李院长指出,尽管(guǎn)全(quán)固(gù)态电池(chí)被认(rèn)为能够解决当前锂离子电(diàn)池的缺陷,但其在(zài)成本压力和技术(shù)瓶颈方面面临(lín)挑战。然而,随着硫化物(wù)固态(tài)电解(jiě)质的成本因生(shēng)产工艺优化和规模化生产而(ér)显著(zhe)降低(dī),以及通过创新制造工(gōng)艺解决界面接触问题,这些障碍正(zhèng)逐渐被(bèi)克服。
在(zài)成本端,目前固态电(diàn)解质尚未实现工业化批(pī)量制备,且对电池制造的环境要(yào)求(qiú)较高,最(zuì)终(zhōng)导致(zhì)固态电池(chí)成本较(jiào)高,限制了全固态(tài)电池的产业化进程(chéng)。硫化物固态电(diàn)解质的(de)关键原料——硫(liú)化锂的价格在几年前高(gāo)达每千克1500美元,是液态电解质的150倍,这导致硫化物固态电解质(zhì)成(chéng)本居高不下,硫(liú)化物基固态电池电芯BOM成本也较(jiào)高(gāo)。但(dàn)通过工艺优化、提升良率、利用硫(liú)化氢等的化学转(zhuǎn)化(huà)工艺技术(shù),使得硫化锂的生产成本正在迅速降低(dī)。预计到2035年(nián),随着硫化锂和硫化物固态电(diàn)解质的(de)规模(mó)化(huà)生(shēng)产、干法(fǎ)电(diàn)极技术的引入、安全材料(liào)和零部件设备的(de)简化,电芯BOM成(chéng)本(běn)有(yǒu)望降至(zhì)0.4元/Wh以下。
此外(wài),在(zài)制(zhì)造工艺(yì)方面(miàn),全固态(tài)电池“干(gàn)”、“压(yā)”、“叠”等制造(zào)工(gōng)艺(yì)及设备不成熟,也是阻碍其产(chǎn)业化(huà)的卡点(diǎn)之一。在加压工(gōng)艺上,为了(le)解决全固态电池特有(yǒu)的界(jiè)面接触(chù)性较(jiào)差问题,需要借助能实现高温高(gāo)压的WIP(等静压机),但这类(lèi)设备(bèi)以液体为压力介质(zhì),需要加入密封工序,仅这一工序就(jiù)需要30分钟(zhōng)。而(ér)在近(jìn)期(qī),业内除了(le)均(jun1)匀(yún)加压设备,还创新性地引入(rù)了(le)食(shí)品行(háng)业中的真空设备工艺(yì)。实际案例显(xiǎn)示,通(tōng)过这类新型(xíng)设备已(yǐ)成功(gōng)制(zhì)造出(chū)压缩率40%、厚度偏差在2.5%以(yǐ)内的全固态电(diàn)池电芯(xīn),这(zhè)与传统WIP(等静压机)设备效果相当(dāng)。
在技术端(duān),全固态电池面临(lín)的最大(dà)技术瓶颈是正(zhèng)极、负极(jí)与固(gù)态电解(jiě)质之间的高界面阻抗(kàng)。高界面阻抗的形成原因(yīn)主要有二,一是材料接(jiē)触(chù)时不(bú)可避(bì)免产生接触(chù)空隙,导致电化学不(bú)稳定性增高;二是在充(chōng)放电(diàn)过程中(zhōng)电极体积膨胀会引(yǐn)发(fā)界面分离。对此,业内正在(zài)通过固态电解质改性、采用高温高压工艺扩大有效接触界面,以及在正极采用(yòng)包覆铌/锆的锂氧(yǎng)化物涂层技术、在(zài)负极引入中间(jiān)层等多维(wéi)度方案快速解(jiě)决这(zhè)些问题。
在全固态电池领域(yù),干法电极技术(shù)虽被视为(wéi)关键工(gōng)艺,但其(qí)使用的(de)PTFE(聚四氟乙烯(xī))粘结(jié)剂作为全(quán)氟(fú)化合(hé)物,已被证实对(duì)环境和人(rén)体有害,目前(qián)欧(ōu)美(měi)正(zhèng)讨论对其的(de)使用限制。为(wéi)此(cǐ),行业正积极推动替代材料的(de)开发,以及寻找在降低PTFE用量的同时确保(bǎo)离子电导率不衰减的解(jiě)决方(fāng)案(àn)。例如,在干法工艺中(zhōng)将聚丙烯(xī)酸与CMC(羧甲(jiǎ)基(jī)纤维素)交联形成的粘(zhān)结剂,预涂覆于正极材料,可以大幅减少70%以上的PTFE用量,同步解(jiě)决环保(bǎo)问题与离子传导(dǎo)需求。
首页_JDB和容百科技(jì)的(de)全固态电(diàn)池材(cái)料开发(fā)与布(bù)局已取得显著进展
李院长(zhǎng)表示,首页_JDB和容百科技(jì)正积极推进全(quán)固态(tài)电池(chí)正极材料、固态电解质的产品开发及(jí)产业化布局,并已经取得了(le)显(xiǎn)著进展。公(gōng)司第(dì)一代全固态电池正极材料产品目前正处于吨级验(yàn)证阶段,计划年内完成材(cái)料定型;第(dì)二代产品为(wéi)超(chāo)高镍三元材料,正(zhèng)在(zài)开发容(róng)量达(dá)240mAh/g的产品;第三代产品(pǐn)是基于(yú)富锂(lǐ)锰基技术,容(róng)量超过300mAh/g的超高(gāo)容量(liàng)产(chǎn)品,目前正与重点客户联合推进前(qián)期开(kāi)发。在硫化物固态电解质方面,公司计划今年完成中试验证,并于2026年建成量(liàng)产线(xiàn)。
具体来看,在全固态电池(chí)正(zhèng)极材料开发上,首页_JDB和容百科技携手多家(jiā)客户共同开发8系、9系产品,以及适(shì)用于全固(gù)态电池的高密度(dù)富锂锰(měng)(Mn-rich)正极材料(liào)。其中,8系(xì)产品成本与现有材料体系相(xiàng)当,而其循环、存储性能(néng)达到行业领(lǐng)先(xiān)水平并获得客(kè)户认可。并且,容(róng)百科技已(yǐ)率先实现了全固态电池(chí)用大单晶技术(shù)的商(shāng)业(yè)化应用(yòng),该技术在大幅增加(jiā)晶粒尺(chǐ)寸的同(tóng)时,能够确保更高的容量、压(yā)实密度和(hé)更(gèng)长的循环寿命。产品(pǐn)自去年起已向头部客户完成(chéng)吨级(jí)出(chū)货。此(cǐ)外,首页_JDB和容百面向全固态(tài)电池开发(fā)的9系三元正极材料已实现单晶与多晶的双路线布局。在超高镍(niè)产品(pǐn)上,即使采用单(dān)晶结构,仍可实(shí)现230mAh/g以上的超高容量。单晶和多晶产品均(jun1)已实(shí)现对国内外头部(bù)客户的(de)吨级出货。
在(zài)固态电解质方(fāng)面,首页_JDB和容百(bǎi)科技聚焦在硫化物与(yǔ)卤(lǔ)化(huà)物两大技术(shù)路线,开发了(le)适配于硫化物(wù)和卤化物体系(xì)的湿(shī)法成膜和干(gàn)法成膜技术。公司的全固态软(ruǎn)包电池在大气环境中经过(guò)裁剪后(hòu),仍能(néng)为外(wài)部系(xì)统提(tí)供稳(wěn)定电源,显(xiǎn)示出(chū)较(jiào)好的安全性能(néng)。经测试验(yàn)证,应用容(róng)百科技1微米级LPSC硫化(huà)物固态电解质制备的全固态(tài)电池,在1000周循环后保持率(lǜ)在(zài)80%以上。
最后,李琮(cóng)熙院长表(biǎo)示,在全固态电池领(lǐng)域,首页_JDB和容百科技致力于(yú)推动全固态电池技术的突破与应用,公司将持续深(shēn)化从正极(jí)材(cái)料到固(gù)态(tài)电(diàn)解质等核(hé)心材料的研(yán)发及量(liàng)产体系的构(gòu)建,助力全固态电(diàn)池(chí)时代的加(jiā)速(sù)到来!