3月28日(rì)至3月30日,中国电动(dòng)汽车百人会论坛(2025)在京盛大召(zhào)开(kāi)。本次论坛(tán)以“夯实电动(dòng)化 推进智能化 实(shí)现高质量发展”为主题(tí),汇聚了来自(zì)政府(fǔ)、汽车、能源(yuán)、交(jiāo)通等多(duō)个领域的代表(biǎo),共同探讨汽车产业(yè)的未来发展方向与技术创新路径。
英皇体育和容百集团研发体系总裁兼中(zhōng)央研究院(yuàn)院长(zhǎng)李琮熙受邀出席,并(bìng)在(zài)动力电池论坛上发表题为《全固态电池产(chǎn)业化(huà)技(jì)术进(jìn)展》的(de)主题(tí)演讲。会(huì)上,李(lǐ)琮(cóng)熙院长深入分析了全固(gù)态电(diàn)池(chí)技术的发展现状及其在未(wèi)来新能(néng)源汽车(chē)领(lǐng)域以及新(xīn)兴行业中的重要性,并分享了英皇体育和容百科技在(zài)全固态电池(chí)方面的最新研究成果和技术突破。
全固态电池是新兴(xìng)领域发展(zhǎn)的关键动(dòng)力,市场前景广阔
李院长表示,全(quán)固态电池因其突破(pò)现(xiàn)有锂离子电(diàn)池技(jì)术壁垒的潜力及(jí)多(duō)重优势而备受市场(chǎng)关注。凭(píng)借高(gāo)安(ān)全性(xìng)、高能量密度、长循环寿(shòu)命(mìng)与宽(kuān)温域应用等显著优点,全固态电池广泛适用于电动飞机、eVTOL(电(diàn)动垂直起降飞行器)及动力(lì)电池等领域,市场前景广阔。随着(zhe)这些(xiē)新兴(xìng)行业的高速发(fā)展,未来全固态电池有望成为推(tuī)动(dòng)新(xīn)兴领域突破的关键动力来源(yuán)。
目前,半固态电池(chí)已实(shí)现装车应(yīng)用,预计2025年其需求(qiú)量将达到5GWh,2030年需(xū)求量将达到100GWh;全固态(tài)电池有望在2027年实现小批量(liàng)装车,并于2030年开始(shǐ)规模化(huà)应用,届时预计需求量将达到3GWh。特别是在自动驾驶电动汽车、城市空中交通(UAM)以及人形机器人市场中(zhōng),全固(gù)态电(diàn)池(chí)凭借其更(gèng)高的(de)能(néng)量密度和安(ān)全性,将成(chéng)为关键赋能技术。仅人形机(jī)器(qì)人市场(chǎng)而言,预计(jì)到2032年该市场的规模将达到(dào)约660亿美元,这预(yù)示(shì)着全固态电池可能重塑二次电池行业的游(yóu)戏规则。
全固态电池的成本压力和技术瓶颈(jǐng)正在(zài)逐渐缓解
李院长指(zhǐ)出,尽管全固态电池被认为能够(gòu)解(jiě)决(jué)当前锂离子电池的缺陷,但其在成本压力和技术瓶颈方(fāng)面面(miàn)临挑战。然而,随着硫化(huà)物固(gù)态电解质的成本因(yīn)生产工艺(yì)优(yōu)化和规模化生产而(ér)显著降(jiàng)低(dī),以及通过创新制造工艺解决界面接触(chù)问题,这些障碍(ài)正(zhèng)逐渐被克服。
在(zài)成本端,目前固(gù)态电(diàn)解质尚未实现(xiàn)工(gōng)业(yè)化(huà)批量制备,且对电池制造(zào)的环境要求较高,最终导致固态电池成(chéng)本较(jiào)高,限制了(le)全固态(tài)电池的产业化(huà)进程(chéng)。硫化物固态电解质的关(guān)键原料——硫(liú)化锂的价格(gé)在几(jǐ)年前高达(dá)每千克1500美元,是液态电解质(zhì)的(de)150倍,这导致硫化物(wù)固态电(diàn)解(jiě)质成本居高不下,硫化物基固态电池(chí)电芯BOM成本也较高。但通过工艺(yì)优化、提升良(liáng)率(lǜ)、利(lì)用(yòng)硫(liú)化氢(qīng)等的化学转化工艺技术,使得(dé)硫化锂的生产成本正在迅速降(jiàng)低(dī)。预计到2035年,随着硫化锂和硫化物固(gù)态电解质的(de)规模化生(shēng)产、干法电极技术的引入、安(ān)全材料和零部件(jiàn)设备的简化,电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外,在制造工艺方面,全固(gù)态电池(chí)“干”、“压”、“叠”等制造工艺及设备不成熟,也是阻碍其产业化的卡点之一。在加压(yā)工艺上,为了解决全固(gù)态电(diàn)池(chí)特(tè)有的界面接触性较差问题(tí),需要借助能实现高温(wēn)高压的WIP(等静压机),但(dàn)这(zhè)类设备以液(yè)体为压(yā)力介质,需(xū)要加入密封工(gōng)序(xù),仅(jǐn)这一工序就需要30分钟(zhōng)。而在近期,业内除了(le)均(jun1)匀加(jiā)压设备,还(hái)创新性地引入了食品行业中的真空设备工艺。实际(jì)案例显示(shì),通过这类新(xīn)型设备已成功制造出(chū)压缩率40%、厚度偏差在2.5%以内(nèi)的全固(gù)态电池电芯(xīn),这(zhè)与(yǔ)传(chuán)统WIP(等静压机)设备效果相当。
在技术端,全(quán)固态电池面临的最大(dà)技术瓶颈是正极、负极与固态电解质之间的高界面阻抗。高界面阻抗(kàng)的形成(chéng)原因主要有(yǒu)二(èr),一是材料接触时不可避免产生接触空隙,导致(zhì)电化学不稳定性增高;二(èr)是在充放电过程中电极体积膨胀会引发界面(miàn)分离。对此(cǐ),业内正在通(tōng)过(guò)固(gù)态电解质改性、采(cǎi)用高温高压(yā)工(gōng)艺扩大(dà)有效接触界面,以(yǐ)及在正极采用包覆(fù)铌/锆的(de)锂(lǐ)氧化物涂层技术(shù)、在负极引入中间(jiān)层等(děng)多(duō)维(wéi)度(dù)方(fāng)案快速解决这(zhè)些问题。
在全固态电池领域,干法电(diàn)极技术虽(suī)被视为关键工(gōng)艺,但其使用的PTFE(聚四氟乙烯)粘结(jié)剂作为全氟(fú)化合物,已被证实对环境和人(rén)体(tǐ)有(yǒu)害(hài),目前(qián)欧美正讨论对其的使用限制。为此,行(háng)业(yè)正(zhèng)积极推动替代材料的开发,以及寻找在降(jiàng)低PTFE用量的同时(shí)确保离子电导(dǎo)率不衰减的解(jiě)决方案。例如(rú),在(zài)干法工艺中将聚丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素)交联形成的粘结剂,预(yù)涂覆于正极材料,可以(yǐ)大幅减(jiǎn)少70%以上的PTFE用量,同步解决环(huán)保问(wèn)题与离子传导需求。
英皇体育和容百科技的全固态电池材料开发与布局(jú)已取得显著进展
李(lǐ)院长(zhǎng)表示,英皇体育和容百(bǎi)科技正积(jī)极推进全固态(tài)电池正极材(cái)料、固态电解质的产品开发及产业化(huà)布局,并已经取得了显著进展。公司第一代全固态电池正极(jí)材料产品目前正处(chù)于吨级验证阶(jiē)段,计划(huá)年内完成材料定型(xíng);第二(èr)代(dài)产(chǎn)品为超(chāo)高镍三元材料,正(zhèng)在开(kāi)发容量达240mAh/g的产品;第(dì)三(sān)代产品是基于富锂锰基技术,容量(liàng)超过300mAh/g的超高容(róng)量产品,目前正与重点客(kè)户联合(hé)推(tuī)进前期(qī)开发。在硫化物固态(tài)电解质方面,公司计划今年完(wán)成中试(shì)验证,并于2026年建成量产线(xiàn)。
具(jù)体来看,在全固态电池正极材料开发上,英皇体育和容百科(kē)技携手多(duō)家客户共同开发8系、9系产品,以及适用(yòng)于全固态电池的高密度(dù)富锂锰(Mn-rich)正(zhèng)极材料。其中,8系产品成本(běn)与现(xiàn)有材料体系相(xiàng)当,而其循(xún)环、存储性能达到(dào)行业领先水平并(bìng)获得客户认可(kě)。并且,英皇体育和容百科技已率先实现了全固态电池用(yòng)大单晶技术的商业(yè)化应用,该技术在(zài)大幅(fú)增加晶粒尺寸的同时,能够确(què)保更(gèng)高的容量(liàng)、压实密度和更长(zhǎng)的循环(huán)寿命。产品自去年起已向头部客户完(wán)成吨(dūn)级出货。此外,英皇体育和容百面向全(quán)固态电池开发的(de)9系三元正极材料(liào)已实(shí)现单晶与(yǔ)多晶的双路线(xiàn)布局。在超高镍产品上,即使(shǐ)采用单(dān)晶结(jié)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内外头部客(kè)户的吨级(jí)出货。
在(zài)固态电解质方面,英皇体育和容百科技聚焦在硫化物与卤化物(wù)两大技术(shù)路线,开(kāi)发了适(shì)配(pèi)于硫化物(wù)和卤化物(wù)体系的湿法(fǎ)成膜和干法成膜技术。公司(sī)的(de)全固态软包电池在大气环境中经过裁剪后(hòu),仍能为外部系统提供稳定电源,显示(shì)出较好的安全性能。经测试(shì)验证(zhèng),应用英皇体育和容百科技(jì)1微米级LPSC硫(liú)化物固态电解(jiě)质制备的全固(gù)态电池,在1000周(zhōu)循环后(hòu)保(bǎo)持率在80%以上。
最后,李(lǐ)琮熙院长表示,在全固态(tài)电池领域,英皇体育和容百科技(jì)致力于推动全固态电池技术的突破与应(yīng)用,公司将持续深化从正极材(cái)料(liào)到(dào)固态电解质等核心材料的(de)研发及量产体系的构建,助力全固态电池(chí)时(shí)代的加速(sù)到(dào)来(lái)!