3月28日至3月(yuè)30日,中国(guó)电动汽车(chē)百人会论坛(tán)(2025)在京(jīng)盛大召开。本次(cì)论坛以“夯实电(diàn)动化 推进智能化 实现高质量发展”为主(zhǔ)题(tí),汇聚了来自政府、汽车、能(néng)源、交通等多个领(lǐng)域的代表(biǎo),共同探讨汽(qì)车产业的未来发展方向与技术创新路径。
容(róng)百集团研发体系总裁兼(jiān)中央研究院(yuàn)院长李(lǐ)琮(cóng)熙受邀出席,并(bìng)在(zài)动力电池论(lùn)坛上发表(biǎo)题为《全固态电池(chí)产业(yè)化技术(shù)进展》的主题演讲。会上,李琮熙院长深入分析了全固态电(diàn)池技(jì)术的发展现状及其在未来新能源(yuán)汽(qì)车领(lǐng)域(yù)以(yǐ)及新兴行业中(zhōng)的重要性,并分享了万象城在线登录和容百科技在全(quán)固态电池方面(miàn)的最(zuì)新研究成果和技术突破。
全固态电池是新兴领域(yù)发展(zhǎn)的(de)关(guān)键动力,市场(chǎng)前景广(guǎng)阔
李院(yuàn)长表示,全(quán)固(gù)态电池(chí)因其突破现有(yǒu)锂离子电(diàn)池技术(shù)壁(bì)垒的(de)潜(qián)力及多重优势(shì)而备受市场关注。凭借(jiè)高安全性、高能(néng)量密(mì)度、长循环寿命与宽温(wēn)域(yù)应用等显著优点,全固态电池广泛适用(yòng)于电动飞机、eVTOL(电动垂直起降飞(fēi)行(háng)器)及动力电池等领(lǐng)域(yù),市场前景广阔。随(suí)着(zhe)这些(xiē)新兴行业的高速发展,未来(lái)全固态(tài)电池有(yǒu)望成(chéng)为推动(dòng)新兴领(lǐng)域突破的关键动力来(lái)源。
目前(qián),半固态电池已实现装车应用,预计2025年其需求量将达到(dào)5GWh,2030年(nián)需求量将(jiāng)达(dá)到100GWh;全固态电(diàn)池有望在2027年实现小批量装车,并于2030年(nián)开始(shǐ)规(guī)模化应用,届时预计需求量将(jiāng)达到3GWh。特(tè)别是在自(zì)动驾驶电(diàn)动(dòng)汽(qì)车、城市空中交通(UAM)以及人形机(jī)器人市场(chǎng)中(zhōng),全固态电池(chí)凭借(jiè)其更高的能量密度和安全性,将(jiāng)成为关键赋能技术(shù)。仅人(rén)形(xíng)机(jī)器人市场而言,预计到2032年该市(shì)场的规模将(jiāng)达到约660亿美元,这(zhè)预示着全固态电池可(kě)能重塑(sù)二次电池行业的游(yóu)戏(xì)规则。
全固态电池的成本(běn)压力和技术(shù)瓶颈(jǐng)正在逐渐缓解
李院长指出,尽管全固(gù)态电池被认为能够解(jiě)决当前锂离子电池的缺陷,但其在成本(běn)压(yā)力(lì)和技(jì)术瓶颈方面面临挑战。然而,随着硫化(huà)物固态电(diàn)解质的成本(běn)因(yīn)生产工艺优(yōu)化和规模化生产而显著降低,以及通过创新(xīn)制造(zào)工艺(yì)解决界(jiè)面接触问题,这些(xiē)障碍正逐渐被克(kè)服。
在成本端,目前固态电解质(zhì)尚未实现工(gōng)业化批量制备,且对电池制造的环境(jìng)要(yào)求较高,最终导致固(gù)态电池成(chéng)本较(jiào)高,限制(zhì)了全固态电池的产业化进(jìn)程。硫化物固(gù)态电(diàn)解质的关键(jiàn)原料(liào)——硫化锂的(de)价格在几年前高达(dá)每(měi)千(qiān)克1500美元,是(shì)液态电解质的150倍,这(zhè)导致硫(liú)化物固态(tài)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、提升良(liáng)率(lǜ)、利用硫(liú)化(huà)氢等的化学转(zhuǎn)化工艺技(jì)术,使得(dé)硫化锂(lǐ)的生产成本正在迅速降低。预计到2035年(nián),随着硫化(huà)锂和硫化物固态电解质的规模化(huà)生产、干法电极技术的引入、安全材料和零部件设备(bèi)的(de)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(fāng)面,全(quán)固(gù)态(tài)电池“干(gàn)”、“压”、“叠”等(děng)制造工(gōng)艺及设备不成熟,也(yě)是阻(zǔ)碍其产业化的卡点之一(yī)。在(zài)加压工艺上,为了解决全固态电(diàn)池特有的(de)界面(miàn)接触性较差(chà)问题,需(xū)要借助能实现高温高压的(de)WIP(等静压(yā)机),但这类设备以液(yè)体为压(yā)力介质,需要(yào)加入(rù)密封工序(xù),仅这(zhè)一工序就需要30分钟(zhōng)。而(ér)在近期(qī),业内除了均(jun1)匀加压(yā)设备,还创新性地引(yǐn)入(rù)了(le)食品行业中(zhōng)的真空设备(bèi)工艺。实际案例显示,通过这类新型设备已成功(gōng)制造出(chū)压缩率40%、厚度偏差在2.5%以内的(de)全固态(tài)电(diàn)池电芯,这与传(chuán)统WIP(等静压机)设备效果(guǒ)相当。
在技术(shù)端,全(quán)固(gù)态电池面临的最大技(jì)术瓶颈是(shì)正极、负极与固态电解质之间的高界(jiè)面阻抗。高界面阻(zǔ)抗的形成原因主(zhǔ)要有二,一(yī)是材(cái)料接(jiē)触时不可避免产生接触空(kōng)隙,导致电化学不(bú)稳定性增高;二(èr)是在充放电过(guò)程中电(diàn)极(jí)体积膨胀会引发(fā)界面分(fèn)离。对此,业(yè)内正在通过固态电(diàn)解(jiě)质改性(xìng)、采用高温高压(yā)工艺扩大有效接(jiē)触界面,以(yǐ)及在正极采用包覆铌/锆的锂氧化物涂层(céng)技术(shù)、在负极引入中间层等多维(wéi)度方案快速(sù)解决这(zhè)些问(wèn)题。
在全(quán)固(gù)态电池领(lǐng)域,干法电极技术虽(suī)被(bèi)视为(wéi)关键工艺,但(dàn)其使用的PTFE(聚(jù)四氟乙烯(xī))粘结剂作(zuò)为全氟(fú)化合物,已被(bèi)证实对环境和人体(tǐ)有(yǒu)害(hài),目前欧美正讨论对其的使(shǐ)用限制。为此,行业正积极推动替代材料的开发,以及寻找在降低PTFE用量的同时(shí)确保离子电导率不衰减的解决方案(àn)。例如,在干法(fǎ)工(gōng)艺中将聚(jù)丙(bǐng)烯酸与CMC(羧甲(jiǎ)基纤维(wéi)素)交联形成的粘结(jié)剂,预涂(tú)覆于正极材料,可以大幅减少70%以(yǐ)上(shàng)的PTFE用量,同步解(jiě)决环保问题与离子(zǐ)传导需求。
容(róng)百科(kē)技的全固态电池(chí)材料开发与(yǔ)布局已取得显(xiǎn)著(zhe)进展
李院长(zhǎng)表示,万象城在线登录和容百科技正(zhèng)积极推进(jìn)全固态电池正(zhèng)极(jí)材料、固(gù)态电解质的产品开发及产业化布(bù)局,并已经取得了显著(zhe)进(jìn)展。公司第一代全固态电(diàn)池(chí)正极材料(liào)产(chǎn)品(pǐn)目前正处于(yú)吨级验证阶段,计(jì)划年内完(wán)成材料定型;第(dì)二代(dài)产品为超(chāo)高(gāo)镍三元材(cái)料(liào),正(zhèng)在开发容量(liàng)达240mAh/g的产(chǎn)品;第三代产品(pǐn)是基于富锂锰(měng)基技术,容(róng)量超(chāo)过300mAh/g的(de)超(chāo)高容量(liàng)产品,目前正与(yǔ)重点客户联合推进前期开(kāi)发。在硫化物固态电解质方面,公司计划(huá)今年完成(chéng)中试验证,并于2026年建(jiàn)成量(liàng)产线。
具体来看,在全固态电池(chí)正极材料开发上,万象城在线登录和容百科技携手多家客户共同开发8系、9系产品,以及适(shì)用(yòng)于(yú)全固(gù)态电(diàn)池的高(gāo)密度富锂锰(Mn-rich)正极材料。其中,8系(xì)产品成本与现有材料体系相当,而(ér)其(qí)循(xún)环、存储性能达到行业领(lǐng)先水平并获(huò)得客户认可。并且,万象城在线登录和容百科技(jì)已率先实现了全(quán)固态(tài)电池用大单晶技(jì)术的商业化应用,该技术在大(dà)幅增加(jiā)晶粒尺寸的(de)同时,能够确(què)保(bǎo)更高(gāo)的(de)容量、压实密度和(hé)更长的循环(huán)寿命。产品自去年起已向头部客户完(wán)成吨级出货。此外,容(róng)百面向(xiàng)全固态电池开发的9系三元正(zhèng)极材料已实现(xiàn)单晶(jīng)与多(duō)晶的(de)双(shuāng)路线布局。在超高镍产品上,即使(shǐ)采用(yòng)单晶结构,仍可实现230mAh/g以上的超高容量。单(dān)晶和多晶产品均已实(shí)现(xiàn)对国内外(wài)头部客户(hù)的吨级出货。
在(zài)固态(tài)电解质方面,万象城在线登录和容百科技聚焦在硫化(huà)物与卤(lǔ)化(huà)物两大技(jì)术路线,开发了适配(pèi)于(yú)硫化物和卤(lǔ)化物(wù)体系的湿法成(chéng)膜和(hé)干法成(chéng)膜技术。公司的全固态软包(bāo)电池在大气环境中经过裁剪后,仍能为(wéi)外(wài)部系统提供稳定(dìng)电源,显示出较好的安全性能。经(jīng)测试验证,应用万象城在线登录和容百科技1微米级LPSC硫化物固态电解(jiě)质制备的全固态电池,在1000周循(xún)环后(hòu)保(bǎo)持率在80%以上。
最后(hòu),李琮熙院长(zhǎng)表示,在全固态电池领域(yù),万象城在线登录和容百科技致力(lì)于推(tuī)动全固态电池技术的突破与应用(yòng),公(gōng)司将(jiāng)持续深化(huà)从正极材(cái)料到固态电(diàn)解质等核心材(cái)料的研发及量产(chǎn)体(tǐ)系的构建,助力全固态电池时代的(de)加(jiā)速到来(lái)!