3月28日至3月30日,中国电动(dòng)汽车百人会论坛(tán)(2025)在京盛大召开。本次(cì)论坛以“夯实电动化 推进智能化(huà) 实(shí)现(xiàn)高质(zhì)量发展”为(wéi)主(zhǔ)题(tí),汇聚(jù)了来自政府、汽(qì)车、能(néng)源、交通等多个领域的代表,共同探讨汽车产业的未来发展方向与技术创新路径。
英皇体育和容百集团研(yán)发体(tǐ)系总裁兼中央研(yán)究院院(yuàn)长李(lǐ)琮熙受邀(yāo)出席,并在动力电池论坛上发(fā)表题为《全固态电池产业化技术进展》的主题演讲。会上,李(lǐ)琮熙院长深入分(fèn)析(xī)了(le)全固态电池技术的发展(zhǎn)现状及其在未(wèi)来新能源汽车领域以(yǐ)及新兴行业(yè)中的(de)重(chóng)要性,并分享(xiǎng)了英皇体育和容百科技在全固态电池方面的(de)最新研究成果和技术(shù)突破。
全固态(tài)电(diàn)池是新兴领域发展的关键(jiàn)动力,市场前景广阔(kuò)
李院长表(biǎo)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(yōu)势而备(bèi)受市场关注。凭借高安(ān)全性、高能量密度、长(zhǎng)循环寿命(mìng)与宽温域应用等显(xiǎn)著优点,全固态电池广泛适(shì)用于电动(dòng)飞机(jī)、eVTOL(电(diàn)动垂直起降飞行器)及动力电(diàn)池等领域(yù),市场前景广阔。随着这些新(xīn)兴行业(yè)的高速发展,未来全固态电池有(yǒu)望成为(wéi)推动新兴领域突破的(de)关键动力来源。
目前,半固态电(diàn)池已(yǐ)实现装车应用,预计(jì)2025年其需求量将达(dá)到5GWh,2030年(nián)需求量将达到100GWh;全固态(tài)电池有(yǒu)望(wàng)在2027年实现小批(pī)量装(zhuāng)车(chē),并于2030年开始规模化应用,届时预计(jì)需求量将达到3GWh。特别是在(zài)自动驾驶(shǐ)电动汽车、城市空中交通(tōng)(UAM)以及人形机器(qì)人市场中,全固态电池凭借(jiè)其更高的能量密度和安全性,将成为关键赋能技术(shù)。仅(jǐn)人形机器人市场而言,预计到2032年该(gāi)市场的规模将(jiāng)达到约(yuē)660亿美元,这预示着全(quán)固态电池(chí)可能重塑二次电池行(háng)业的(de)游戏规则。
全固态电(diàn)池的成本压力和技术瓶颈正(zhèng)在逐渐缓解
李院(yuàn)长指(zhǐ)出,尽管全(quán)固态电(diàn)池被认为能够解决当(dāng)前锂离子电池的(de)缺陷,但其(qí)在成(chéng)本压力和技术瓶颈方面面临挑战(zhàn)。然而,随(suí)着硫化(huà)物固态电解质的成本因生产工艺优化(huà)和规模(mó)化生产而显(xiǎn)著降低(dī),以及通过创新制造工艺(yì)解决界面(miàn)接触问题,这些障碍正逐渐被克(kè)服。
在(zài)成本端,目前固态电解质尚未实现工业化批量(liàng)制(zhì)备,且对电(diàn)池制造(zào)的环境要求较高,最终导致固态电池成本较高,限制了全固态电池的(de)产业化(huà)进程。硫化物固态电解质(zhì)的(de)关键原料——硫化锂的价(jià)格在几年前高达每千克1500美元,是液态电解质的150倍,这导致硫化物固态电解质成本(běn)居高不(bú)下,硫(liú)化物(wù)基固态电池电(diàn)芯BOM成本也较高(gāo)。但通过工艺优化、提升良率、利用(yòng)硫化氢等的化学(xué)转化工艺技(jì)术(shù),使得硫化锂的(de)生产成本(běn)正(zhèng)在(zài)迅速降低。预计到2035年,随(suí)着硫化锂和硫化(huà)物固态电解质的规模化生产、干(gàn)法电极技(jì)术的引入、安全材料和(hé)零部(bù)件设备(bèi)的简化,电芯BOM成本(běn)有望(wàng)降至0.4元/Wh以(yǐ)下。
此外,在(zài)制造工艺方(fāng)面,全(quán)固态电池(chí)“干”、“压”、“叠”等制造工艺及(jí)设(shè)备不成熟(shú),也是阻碍其产业化的卡点之一(yī)。在加压工(gōng)艺上,为(wéi)了(le)解决全固态电池特(tè)有的界面接触性较差问题(tí),需要借助能(néng)实现高(gāo)温高压的WIP(等静压机),但这类设备以液体为压力介质(zhì),需要(yào)加(jiā)入密(mì)封(fēng)工序,仅(jǐn)这一工序就需(xū)要30分钟。而在近期(qī),业(yè)内除(chú)了均匀加压设备(bèi),还创新性地引入了食(shí)品行业中的真空设(shè)备工艺。实际案例显示,通过这类新型设备已成功(gōng)制造(zào)出压缩率40%、厚度偏差在2.5%以内的全固态电池电芯,这(zhè)与(yǔ)传统WIP(等静压(yā)机)设备(bèi)效(xiào)果相当。
在技(jì)术端(duān),全(quán)固态(tài)电池面临(lín)的最(zuì)大技术瓶(píng)颈是正极(jí)、负(fù)极与固态电解质之间(jiān)的高界面阻(zǔ)抗。高(gāo)界面阻(zǔ)抗的形成原因主(zhǔ)要有二,一是材料接触(chù)时不(bú)可避免产生接触(chù)空隙,导致电化学不稳定性增(zēng)高;二是在充放(fàng)电过(guò)程中电极体积膨胀会引发界面(miàn)分离。对此,业(yè)内(nèi)正在通过固态电解质改性(xìng)、采(cǎi)用高温高(gāo)压工艺扩大有(yǒu)效接(jiē)触界面,以及在正极采用包覆铌/锆的锂氧(yǎng)化物涂(tú)层技术、在负极(jí)引入中间层等多维度方案快速解决(jué)这些问题。
在全固(gù)态电池领域,干法电(diàn)极技术虽被视为关(guān)键工艺,但其使用的(de)PTFE(聚四氟乙烯)粘(zhān)结剂作为全(quán)氟化合(hé)物,已被证实(shí)对环境和人体有害,目(mù)前欧美正讨(tǎo)论对其的使用限(xiàn)制。为此(cǐ),行业正积极推动替(tì)代材料的开发(fā),以及(jí)寻找在(zài)降低PTFE用量(liàng)的同时(shí)确保离子电导率不(bú)衰减的解决方(fāng)案。例(lì)如,在干法工艺中将聚丙(bǐng)烯酸与CMC(羧甲基纤维素)交联(lián)形成(chéng)的粘结(jié)剂(jì),预涂覆于正极材料,可(kě)以大幅减少70%以上的PTFE用量,同步解决环保问题与离子传导需(xū)求。
英皇体育和容百科(kē)技(jì)的全固态电池材料开发与布(bù)局已取得显著(zhe)进(jìn)展
李院长表示,英皇体育和容百科技(jì)正积极推(tuī)进全固态电池(chí)正极材料、固态电(diàn)解质的产(chǎn)品开发及产业化布局(jú),并已经取(qǔ)得了(le)显(xiǎn)著进(jìn)展。公司第一(yī)代全固态电池正极材料(liào)产品目(mù)前正处(chù)于吨级验证(zhèng)阶段,计划年内(nèi)完成材(cái)料定型(xíng);第二代产品(pǐn)为超高镍三(sān)元材料,正在开发(fā)容量达240mAh/g的产(chǎn)品;第三代(dài)产品(pǐn)是基于富锂锰基技术,容量(liàng)超过300mAh/g的(de)超高容量产品,目(mù)前(qián)正与重点客户联合推进前期(qī)开发。在硫(liú)化物固态电解质方面,公(gōng)司计划今年完(wán)成中试验证(zhèng),并于(yú)2026年建成量产(chǎn)线。
具(jù)体(tǐ)来看,在全(quán)固态(tài)电池正极材料开发上,英皇体育和容百科技携手多家(jiā)客户共(gòng)同开发8系(xì)、9系产品(pǐn),以及适用于全固态电池的高密度(dù)富锂锰(Mn-rich)正极(jí)材料。其中,8系产品成本与现有材料(liào)体系相当,而其循环、存储性能达到行业(yè)领先水(shuǐ)平并获得客(kè)户认可。并且,英皇体育和容百科技已率(lǜ)先实现了全固态(tài)电池用大单晶技(jì)术的(de)商业化应用,该(gāi)技术在(zài)大幅增加晶(jīng)粒尺寸的同时(shí),能(néng)够确保更(gèng)高的(de)容量(liàng)、压实密度和更长的循(xún)环寿命。产品自去(qù)年起(qǐ)已向头部客户完(wán)成吨级出货。此外(wài),英皇体育和容百面向全(quán)固态电池开(kāi)发的9系三元正极材料已实(shí)现单晶与多(duō)晶的双(shuāng)路线布局。在超高(gāo)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(duō)晶产品均已(yǐ)实现对国内(nèi)外(wài)头部(bù)客户(hù)的吨(dūn)级出货。
在固(gù)态(tài)电解质方(fāng)面,英皇体育和容百科技聚焦在硫(liú)化物与卤化物两大(dà)技(jì)术(shù)路线,开发了(le)适配于硫(liú)化物和卤化物(wù)体系(xì)的湿法成膜和干(gàn)法成膜技术。公司的全固态软包电池在大气环(huán)境中经过裁剪后(hòu),仍能为外部系(xì)统提供(gòng)稳定电源,显示出较(jiào)好的安全性能(néng)。经(jīng)测试(shì)验证,应用英皇体育和容百科技1微米(mǐ)级(jí)LPSC硫化物固(gù)态电解质制备的全固态电池,在1000周循环后保持率在(zài)80%以上。
最后,李琮熙(xī)院长表示,在全固态电池领域,容(róng)百科技致力于推动全固态电池技术的突破(pò)与应用(yòng),公司将持(chí)续深化(huà)从正(zhèng)极材料到固(gù)态电解质(zhì)等核心材料的研发及量产体系的构建,助力全固(gù)态电池时代(dài)的加速到来(lái)!