3月28日至3月30日(rì),中国电动汽车百人会论坛(2025)在京盛大召(zhào)开。本次论(lùn)坛(tán)以“夯实电(diàn)动化 推进智(zhì)能化 实现高质量发展”为主(zhǔ)题,汇聚了(le)来自政府、汽车、能(néng)源(yuán)、交通等多个领(lǐng)域的(de)代(dài)表,共同探讨汽车产业的未来(lái)发展(zhǎn)方向(xiàng)与技术创(chuàng)新(xīn)路(lù)径。
PT真人和容百集团研发体(tǐ)系总(zǒng)裁兼中央(yāng)研(yán)究院院长李琮熙受邀(yāo)出席(xí),并在动(dòng)力(lì)电(diàn)池论坛上发表题为《全固态电池产业化技术(shù)进展》的(de)主题演讲。会上,李琮熙院长深(shēn)入分析了(le)全固态电(diàn)池技(jì)术的发展(zhǎn)现状及其(qí)在未来新能源(yuán)汽车领域以及新兴行业中的重要性,并分享了容(róng)百科技在全固(gù)态电池(chí)方面的最新研究成(chéng)果和技(jì)术突(tū)破。
全固态电池是新兴领域发展的(de)关键动力(lì),市场前(qián)景广阔
李院(yuàn)长表示,全(quán)固(gù)态电池因(yīn)其突破(pò)现有锂离子电池技术壁垒的潜力及多(duō)重(chóng)优势而备(bèi)受市场(chǎng)关注。凭借(jiè)高安全性、高能量密度、长循环寿命与宽温域(yù)应用(yòng)等显著优点,全固态电池广泛适(shì)用于电动飞机、eVTOL(电动垂直起降飞行器(qì))及动力(lì)电池等领域(yù),市场(chǎng)前(qián)景广阔。随着(zhe)这些新(xīn)兴行业(yè)的高(gāo)速发展,未来全固(gù)态电池有望成(chéng)为推动新兴领域(yù)突(tū)破的(de)关键动力(lì)来源。
目前(qián),半固态电池已实现装车应用,预计2025年其(qí)需求量将达到(dào)5GWh,2030年(nián)需(xū)求量将达到(dào)100GWh;全固态电池有望在2027年实现(xiàn)小(xiǎo)批量(liàng)装车(chē),并于2030年开始规模化应用,届时预计需求量将达到(dào)3GWh。特别是在自动驾驶电动汽车、城(chéng)市空中交通(UAM)以及(jí)人形机器人市(shì)场(chǎng)中,全固态(tài)电池凭借其更高(gāo)的能量密度和安全性,将成为关(guān)键(jiàn)赋(fù)能技术(shù)。仅人形机器人市场而言,预计到2032年该(gāi)市(shì)场的规模将达到约660亿美元,这预示着全固态电池可能重塑二次电池行业的游戏规(guī)则。
全(quán)固态电池(chí)的成(chéng)本压力和技术瓶(píng)颈正在逐渐缓(huǎn)解
李院长指出,尽管全固态电池被认(rèn)为能(néng)够解(jiě)决当(dāng)前锂离(lí)子电(diàn)池的缺(quē)陷,但其在(zài)成(chéng)本压力和技术瓶颈方面面(miàn)临(lín)挑战。然而,随着(zhe)硫化(huà)物固态电(diàn)解质的成本因(yīn)生(shēng)产工(gōng)艺优化和(hé)规模化生产而显(xiǎn)著(zhe)降低,以及通(tōng)过(guò)创新制造工艺解决界面接触问题,这些障碍正逐渐被克服。
在成本端,目前固态电解质尚未实(shí)现工业化批量制备,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(gāo),限制了全固态(tài)电(diàn)池的产业化(huà)进程。硫化物固态电解质的关键原(yuán)料——硫化锂的价格在(zài)几年前高达每千克1500美(měi)元,是液态电解质的150倍,这导致硫化物固态电解质成本居高不下,硫化(huà)物(wù)基固态电(diàn)池(chí)电芯BOM成本(běn)也较(jiào)高。但通过工艺优化、提升良(liáng)率、利用硫化氢(qīng)等的化学转化(huà)工(gōng)艺技术,使得硫化锂(lǐ)的生产成本正在迅速降低(dī)。预计到2035年,随着硫化锂和(hé)硫化物固态电解质的规模化生产(chǎn)、干法电极技术的(de)引入(rù)、安全材料和(hé)零部件设备的简化,电芯BOM成本有望降至0.4元(yuán)/Wh以下。
此外(wài),在制造工艺(yì)方面,全固态(tài)电池(chí)“干”、“压”、“叠(dié)”等制造工艺及设备不成熟(shú),也是阻碍(ài)其产(chǎn)业化的卡(kǎ)点之一。在加压工艺上,为了解(jiě)决全固态电池特有的界面接触性较差问题,需要借助能实现高温高压的WIP(等静压机),但这类设备以液体为压力介质,需要(yào)加入密封工(gōng)序,仅这一工序就需要30分钟。而在近期,业内(nèi)除了(le)均(jun1)匀加(jiā)压设备,还创新性地引(yǐn)入(rù)了食品行业中的真空设备工艺。实(shí)际(jì)案例显示,通(tōng)过这类新型设备已成功(gōng)制造出压缩率(lǜ)40%、厚度偏差在2.5%以内的全固(gù)态电池电(diàn)芯(xīn),这(zhè)与传统WIP(等静压机)设(shè)备效(xiào)果相当。
在技术(shù)端,全固态电池(chí)面临的(de)最大技术瓶(píng)颈是正极、负极与固(gù)态电解质之间的高界面阻抗。高界面阻抗(kàng)的形成原因主要有二,一(yī)是(shì)材料接触时(shí)不(bú)可避免产生接触空隙,导致电化(huà)学不稳定性(xìng)增高(gāo);二是在充(chōng)放电过(guò)程中电(diàn)极(jí)体积膨胀会引(yǐn)发界面分离。对此,业(yè)内(nèi)正在通(tōng)过固(gù)态电解质改性、采(cǎi)用(yòng)高温高压工艺(yì)扩大有效(xiào)接触(chù)界(jiè)面,以及在正(zhèng)极(jí)采用包覆铌/锆的锂氧化物涂层技术、在负极引入(rù)中间层等多维度方案快速解决这些问题(tí)。
在(zài)全(quán)固态电池领域,干法电极技(jì)术(shù)虽被视(shì)为关键工艺,但其使用的(de)PTFE(聚四氟乙烯)粘(zhān)结剂作为全氟化合物(wù),已被(bèi)证(zhèng)实对环境(jìng)和(hé)人体有(yǒu)害,目(mù)前欧美正讨论对其的使(shǐ)用限制(zhì)。为此,行(háng)业正积极(jí)推(tuī)动替代(dài)材料的开发,以及寻找在降低(dī)PTFE用量的同时确保(bǎo)离(lí)子电导率不(bú)衰减的解决方案。例(lì)如,在(zài)干法(fǎ)工(gōng)艺中将聚丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素(sù))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(bù)解决环保问题与离子(zǐ)传导(dǎo)需求。
PT真人和容百(bǎi)科(kē)技的全(quán)固(gù)态电池材料开发与(yǔ)布局已取得显著进展
李院长表示,容(róng)百(bǎi)科(kē)技正积极推进全固态(tài)电池(chí)正极材料、固态电解质的产品开发及产业化布局,并(bìng)已经取得了显(xiǎn)著进展。公司第一代全固态(tài)电(diàn)池正极材料产品目前正处于吨(dūn)级验(yàn)证阶段,计(jì)划年内完成材料定型;第(dì)二代产品为超高镍三元材料(liào),正在开发容量达(dá)240mAh/g的产品(pǐn);第三代(dài)产品是基于富(fù)锂锰基技(jì)术,容量超过(guò)300mAh/g的超高容量产品,目(mù)前正(zhèng)与重点(diǎn)客户联合推进前期开发(fā)。在硫化物(wù)固态电解质方面,公司计划今年(nián)完成中试(shì)验证,并于(yú)2026年建成量(liàng)产线。
具体(tǐ)来看,在全固态电池正极(jí)材(cái)料开发上,PT真人和容百科技(jì)携手(shǒu)多家客户共(gòng)同开发8系、9系(xì)产品,以(yǐ)及(jí)适用于全固态电池的高密(mì)度富(fù)锂锰(měng)(Mn-rich)正极(jí)材料。其(qí)中,8系产(chǎn)品成本与现有材料体系相当(dāng),而其循环、存(cún)储(chǔ)性能(néng)达到行业领先水(shuǐ)平并获得客户认可。并(bìng)且,PT真人和容百科技已率先实现了全固(gù)态电池用大单晶(jīng)技术的商(shāng)业化(huà)应(yīng)用,该技术在大幅增加(jiā)晶粒尺寸的同时,能够确保更高的(de)容(róng)量、压实密度和更(gèng)长的循环寿命。产品自(zì)去年起已向头部(bù)客户完成吨级出货。此外,PT真人和容百(bǎi)面向全固态电池(chí)开发(fā)的9系三(sān)元正(zhèng)极材料已实(shí)现单晶与多晶(jīng)的双(shuāng)路线布局。在超高镍(niè)产品上,即(jí)使(shǐ)采(cǎi)用单晶结构,仍可实现230mAh/g以上(shàng)的(de)超(chāo)高(gāo)容量。单晶和多晶(jīng)产品均已(yǐ)实现对国(guó)内外头部客户(hù)的吨级出货。
在固态电解质方面,PT真人和容百科技聚焦在硫化物与卤化物(wù)两大技术路线,开发了适(shì)配于硫化物(wù)和卤化物体(tǐ)系的湿法成膜和干法(fǎ)成(chéng)膜技(jì)术。公(gōng)司的全固(gù)态软包(bāo)电池在大气环境中经过裁剪后,仍能为外部(bù)系统(tǒng)提供稳定电源,显示出较好的(de)安全性能(néng)。经(jīng)测试验证,应用PT真人和容百科(kē)技1微米级LPSC硫化物固态电解质制(zhì)备(bèi)的全固态电池(chí),在(zài)1000周循环后保持率(lǜ)在80%以(yǐ)上。
最后,李琮熙院长(zhǎng)表示,在全固态(tài)电池领域,容(róng)百(bǎi)科技致力于(yú)推动全固态电(diàn)池技术(shù)的突破与应用,公司将持续(xù)深化从正极材(cái)料到固态电(diàn)解质(zhì)等(děng)核心材料的研发及量(liàng)产体系的构建,助力全固态电池时代的加速到来(lái)!