3月28日至3月30日,中国电动汽车百人(rén)会论坛(tán)(2025)在(zài)京盛大召(zhào)开。本次论坛以(yǐ)“夯实电(diàn)动(dòng)化 推进智能化 实现高质量发展”为主(zhǔ)题,汇聚了(le)来(lái)自政(zhèng)府、汽车、能源、交(jiāo)通等多(duō)个领域的代表,共同探讨汽车(chē)产业的未来(lái)发(fā)展(zhǎn)方向与技术(shù)创新路径。
qy千亿和容百集团研发体(tǐ)系总裁兼中央研究院院长李琮熙受(shòu)邀出席,并在动力电池论坛上发表题(tí)为(wéi)《全固态(tài)电(diàn)池产业(yè)化(huà)技(jì)术进(jìn)展(zhǎn)》的主(zhǔ)题演讲。会上,李琮熙院长深入分析了全固(gù)态电池技术(shù)的发展现(xiàn)状及其在未来新能源汽车领域以及新兴行业中的(de)重要性,并分享了qy千亿和容百科技在(zài)全固(gù)态电(diàn)池方面的最新研究(jiū)成果(guǒ)和技术突破。
全(quán)固(gù)态(tài)电池是新兴领域发展(zhǎn)的关键动(dòng)力,市场前景广(guǎng)阔
李院长(zhǎng)表示,全(quán)固态电池因其(qí)突(tū)破现有锂(lǐ)离子电池技术壁垒的潜力及多重优势而备受市(shì)场关注。凭借高安全性(xìng)、高能量密度、长(zhǎng)循环寿(shòu)命与宽温(wēn)域应用(yòng)等显(xiǎn)著优点,全固(gù)态电池广泛适用于电动飞机(jī)、eVTOL(电动垂直起降飞(fēi)行器(qì))及动(dòng)力电池等(děng)领域,市场前景广(guǎng)阔。随着这些新兴行业的(de)高速发展(zhǎn),未来(lái)全固态电池有望成为推动新兴领域突破的关键动力(lì)来源。
目前,半固态电池已实现装车(chē)应用(yòng),预计2025年其(qí)需(xū)求量将达到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(pī)量装车(chē),并(bìng)于2030年开始规(guī)模化应用,届时预计需求(qiú)量(liàng)将达(dá)到3GWh。特别是在自动驾驶电动汽车、城市空中(zhōng)交(jiāo)通(UAM)以及人形机(jī)器人市场中,全固态电池凭借其(qí)更高的能量密度和安(ān)全(quán)性(xìng),将成(chéng)为关键赋能技术。仅人形机器人市场(chǎng)而言,预计到2032年该市场(chǎng)的(de)规模将达到(dào)约660亿(yì)美元,这预示着全固(gù)态电(diàn)池可能重塑二次电池行业的游戏规则。
全固态电(diàn)池的成本(běn)压力和技术瓶颈正(zhèng)在逐渐缓(huǎn)解
李院长(zhǎng)指出,尽管全固态电(diàn)池被认为能够解决当前锂离子(zǐ)电池的缺陷(xiàn),但其在成本压力和(hé)技术瓶颈方面(miàn)面临(lín)挑战(zhàn)。然而,随着硫化物固态电解质的成本因生产工艺优(yōu)化和(hé)规(guī)模化(huà)生产而显著降低,以及通(tōng)过(guò)创新制造工艺解决界面接触问题,这(zhè)些(xiē)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(huà)批(pī)量制备,且对电池制造的环境要求较高,最终导致固态电池成本较(jiào)高,限制(zhì)了全固(gù)态电池的产业化(huà)进程。硫化物固态电解质的关键原(yuán)料——硫化锂的价格(gé)在几年前高达(dá)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(zhì)成本(běn)居高不(bú)下,硫化物基固(gù)态电池电(diàn)芯(xīn)BOM成本也较高。但(dàn)通过工艺(yì)优化(huà)、提升良率、利用硫化氢等的(de)化学转化工艺技(jì)术,使得硫化锂的生产成本正(zhèng)在迅速(sù)降低。预(yù)计到2035年,随(suí)着硫化锂和(hé)硫化物固态电(diàn)解质的规模化生产(chǎn)、干法电极技术的引入、安全材料和(hé)零部(bù)件设备(bèi)的(de)简化,电(diàn)芯BOM成本有望降(jiàng)至0.4元/Wh以下。
此外,在制造工艺方面,全固(gù)态电池“干”、“压”、“叠”等制造工艺及设备不成(chéng)熟,也是阻碍其产业化的卡点之(zhī)一。在加压工(gōng)艺上,为了解决全(quán)固态电池特有的(de)界面接触性较差(chà)问(wèn)题,需要借助(zhù)能实现高温高压的WIP(等(děng)静(jìng)压机),但这类设备(bèi)以液体为压力介质,需要加入密(mì)封工序,仅(jǐn)这一工序(xù)就需要30分钟。而在(zài)近期,业内(nèi)除了均匀(yún)加压设(shè)备,还创新性地引入了食品行业中的真空设备(bèi)工艺。实际案例显示,通过这类新型(xíng)设备(bèi)已(yǐ)成(chéng)功制造出压(yā)缩率40%、厚(hòu)度偏差在2.5%以(yǐ)内的全固(gù)态电(diàn)池电芯,这与(yǔ)传(chuán)统(tǒng)WIP(等静压机)设备效果相当。
在技术端,全固态电池面临(lín)的最大技术瓶颈是正极(jí)、负极与固态(tài)电解质之间的高界面阻抗。高(gāo)界(jiè)面阻抗的形成原因主要有二,一(yī)是材料接触时不可(kě)避免产生接触空(kōng)隙,导致电化学不(bú)稳(wěn)定性(xìng)增(zēng)高;二是在充放(fàng)电过程中电极体积膨(péng)胀会引发界面(miàn)分离。对此,业内正在通过(guò)固(gù)态电解质改性、采用高温(wēn)高压(yā)工艺扩大(dà)有效接触界面,以及在(zài)正极采用包(bāo)覆铌/锆的锂氧化物涂(tú)层技术、在负(fù)极引入中间层等多维度方案快(kuài)速解(jiě)决这些问题。
在全固态电池领域,干法电极技术虽被视为关键(jiàn)工(gōng)艺,但其使(shǐ)用的PTFE(聚四氟乙烯(xī))粘结剂作为全(quán)氟化合物,已被证实对环境(jìng)和人体有害,目(mù)前欧美正讨论对其的(de)使用(yòng)限制。为此,行业正积(jī)极推动替代材料的开发,以及寻找在降低PTFE用量的同时确保离子电导率不衰(shuāi)减的解决方案。例如(rú),在干(gàn)法工艺中将聚(jù)丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素)交联形(xíng)成的粘结剂,预涂(tú)覆于正极材(cái)料,可以(yǐ)大幅减少70%以上的PTFE用(yòng)量,同步解(jiě)决环保(bǎo)问(wèn)题与离子传导需求。
qy千亿和容百科技的(de)全固态电池材料(liào)开发与(yǔ)布局已取得显著进(jìn)展
李院长表(biǎo)示,qy千亿和容百(bǎi)科(kē)技(jì)正积极推进全(quán)固态(tài)电池正极材(cái)料、固态(tài)电(diàn)解(jiě)质的(de)产品开发及产业(yè)化布(bù)局,并已经取得(dé)了显著进展。公司第一(yī)代全(quán)固(gù)态电(diàn)池正极材料产品(pǐn)目前正处于吨级验证阶段,计划年内完成材料定型;第二代产品为超高镍(niè)三(sān)元材料,正在(zài)开发容量达(dá)240mAh/g的产品;第三代产(chǎn)品(pǐn)是基于(yú)富锂锰基技(jì)术,容(róng)量超(chāo)过300mAh/g的超(chāo)高容量产品,目前正与(yǔ)重点客户联合推进前期开发(fā)。在(zài)硫化物固态(tài)电解质方面,公司计划今年(nián)完成(chéng)中试验证,并于2026年建(jiàn)成量产线。
具体来看,在(zài)全固态(tài)电池(chí)正极材料开发上,qy千亿和容百科技携手(shǒu)多家客户(hù)共同开发(fā)8系、9系产品(pǐn),以及适用于全固态电(diàn)池的高密度富锂锰(Mn-rich)正(zhèng)极材料。其中,8系产品成本与现有材(cái)料(liào)体系相当,而其(qí)循环、存储性能(néng)达到行业领先水平并获得客户认可。并(bìng)且(qiě),qy千亿和容百科(kē)技已率先实现了全固态电(diàn)池用大单晶(jīng)技术的商业(yè)化应用(yòng),该技(jì)术在大幅增加晶粒尺寸的同(tóng)时(shí),能够(gòu)确(què)保更高的容量、压实密(mì)度和更长(zhǎng)的(de)循环寿命。产品自去年起(qǐ)已向(xiàng)头部客户(hù)完(wán)成吨级出货。此(cǐ)外,qy千亿和容百面(miàn)向全固态电池开发的9系三元正极(jí)材料(liào)已实现单(dān)晶与多晶的双路线布局(jú)。在超高镍产品上,即使采用单(dān)晶(jīng)结构,仍可实现230mAh/g以上的超高(gāo)容量。单晶和多晶产品均已实现对国(guó)内外(wài)头部客户的吨级(jí)出货(huò)。
在(zài)固态电解质(zhì)方面,qy千亿和容百科技聚(jù)焦在硫(liú)化物与卤化物两大(dà)技术路(lù)线,开发了适配于硫化物(wù)和卤化物体系的湿法成膜和干法成膜技(jì)术。公司的全固态软包电池(chí)在大气(qì)环境(jìng)中经过裁剪后,仍能为外部(bù)系统提供稳定电源,显(xiǎn)示(shì)出(chū)较好(hǎo)的安全性能。经测试验证,应用容(róng)百(bǎi)科技(jì)1微米级LPSC硫化物(wù)固态(tài)电解质制备的(de)全固态电池,在(zài)1000周循环后(hòu)保持率在(zài)80%以上。
最后,李(lǐ)琮熙院长表示,在全(quán)固态电池领域,容(róng)百科(kē)技致力于推动全固态电池技术的突(tū)破与应用,公司将持续深化从正极材料到固态电(diàn)解质(zhì)等核心(xīn)材料的(de)研发及(jí)量产体系的(de)构建,助力全固态电(diàn)池时代的加(jiā)速到来(lái)!