3月28日至3月30日(rì),中国电动汽车百(bǎi)人会论坛(2025)在(zài)京盛大召开。本次(cì)论(lùn)坛以(yǐ)“夯(bèn)实电动化 推进智能化 实现高质量发展”为主题,汇(huì)聚了(le)来自(zì)政(zhèng)府、汽车、能源、交通等多个(gè)领(lǐng)域的代表,共同探(tàn)讨汽车产业的未来发展方向(xiàng)与技术创(chuàng)新路径。
游艇会和容百集(jí)团(tuán)研(yán)发体系(xì)总裁兼中央研(yán)究院院(yuàn)长李琮熙受邀出席,并在(zài)动力电池论坛上发表(biǎo)题为《全固态电池产(chǎn)业化技术(shù)进展》的主题演讲。会上,李琮(cóng)熙院长深入分析了全固态电池(chí)技术(shù)的发展现状及其(qí)在未来新能(néng)源汽车领域以及新兴行业中的重要性(xìng),并分享了游艇会和容百科技在全固态电(diàn)池方面(miàn)的最新研究成果和技术突破。
全固态电池是新兴领域(yù)发(fā)展的关键动力,市场前景广阔
李院长表示,全固态(tài)电池(chí)因其突破现有锂离子电池技术壁垒的潜力及(jí)多重优势(shì)而(ér)备受市(shì)场关注(zhù)。凭借高安全性、高能量密度、长循(xún)环寿命与宽温域(yù)应用(yòng)等显(xiǎn)著优点,全固态电池广泛适用(yòng)于电(diàn)动飞机(jī)、eVTOL(电动垂直起降飞行器)及动力电池等领域,市场前景广阔。随着这些新兴行业的高速(sù)发展,未来全固态电池有望成为推动(dòng)新兴(xìng)领域突破的(de)关键动力来源。
目前(qián),半(bàn)固态(tài)电池已(yǐ)实现装车(chē)应(yīng)用,预计2025年其需(xū)求量将达到5GWh,2030年(nián)需求量(liàng)将达到100GWh;全固(gù)态电池有望在2027年(nián)实现小批量(liàng)装车,并于2030年开始规(guī)模化应用,届时预计需求量将(jiāng)达到3GWh。特别是在自(zì)动驾驶电动汽车、城市空中(zhōng)交通(UAM)以及(jí)人(rén)形(xíng)机器人市场中,全固态电池凭借其更高的能量密度(dù)和安全性(xìng),将成为关键赋能技术(shù)。仅人形机器人市场(chǎng)而言,预计到2032年该市场的规模将达到约660亿美元,这预示(shì)着全固态电池可能重塑二次电池行(háng)业的(de)游戏规则。
全(quán)固态电(diàn)池的(de)成本(běn)压力和技术瓶(píng)颈正在逐渐缓解
李院长(zhǎng)指(zhǐ)出,尽管全固态电池被(bèi)认(rèn)为(wéi)能够解决当(dāng)前锂离(lí)子电池的缺陷,但其在成(chéng)本压力和技术瓶颈方面面(miàn)临挑(tiāo)战。然而,随着硫化物固态电解质的成本(běn)因生(shēng)产(chǎn)工艺优化和规模(mó)化(huà)生产而显著降低,以(yǐ)及通过创(chuàng)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(qián)固态电解质尚(shàng)未实现工业化批量制备,且对电(diàn)池制造的环境(jìng)要(yào)求较高,最终(zhōng)导致(zhì)固态电池成本较高(gāo),限制了全固态电池的产业化(huà)进程(chéng)。硫化物固态(tài)电解(jiě)质(zhì)的关键(jiàn)原料(liào)——硫化锂的价格在几年前高达(dá)每(měi)千克1500美元,是液态电解质的150倍,这导致硫化(huà)物固态电解质成本居高不下,硫化物基固态电池电(diàn)芯BOM成(chéng)本(běn)也较(jiào)高。但通过(guò)工艺优化(huà)、提(tí)升良率、利(lì)用硫化氢(qīng)等(děng)的化学转化工艺技(jì)术,使得(dé)硫化锂的生产成本正(zhèng)在迅速降低。预计到2035年,随(suí)着硫化锂和硫化物固态电解(jiě)质的规模化生(shēng)产(chǎn)、干法电极技术的引入、安全材料和零部件设备的简化,电芯BOM成本有望降至(zhì)0.4元/Wh以(yǐ)下。
此(cǐ)外,在制造工艺方面(miàn),全固态电池(chí)“干”、“压”、“叠”等制(zhì)造工(gōng)艺及(jí)设备(bèi)不成熟,也是阻碍(ài)其(qí)产业化的卡点之一。在加压工艺(yì)上(shàng),为了解决全固(gù)态电池特有(yǒu)的(de)界(jiè)面接触性(xìng)较差问题,需要借助能实现高温高压的WIP(等静(jìng)压机),但(dàn)这类设备以液体为(wéi)压力介质,需要加入密封工序,仅这一工序就需要30分钟。而在近期,业(yè)内除了均匀(yún)加(jiā)压设(shè)备,还创新性地(dì)引入(rù)了(le)食品行业中的(de)真空设备工(gōng)艺。实际案例(lì)显(xiǎn)示,通过这类新型设备(bèi)已(yǐ)成功制(zhì)造出压缩率40%、厚度(dù)偏差(chà)在2.5%以(yǐ)内的全固态电池电芯,这与传统WIP(等(děng)静压机(jī))设备效果相当。
在技术端,全(quán)固态电池面临的最大(dà)技(jì)术瓶(píng)颈是正极、负极与(yǔ)固态电解质(zhì)之间的高界面阻(zǔ)抗。高界面阻抗的(de)形成原(yuán)因(yīn)主要有(yǒu)二(èr),一是材料(liào)接触时不可避免产生接触空隙,导致电化学不(bú)稳定性增高;二是在充放电(diàn)过程中电极体积膨胀会引发界面分离(lí)。对此,业内正(zhèng)在通过固态电解质改性、采(cǎi)用(yòng)高温高压工艺扩大有效接触界面,以及在正极采用包(bāo)覆铌/锆的锂氧化物涂层技术、在(zài)负极引入中间层等多维(wéi)度方(fāng)案快(kuài)速解决这(zhè)些问题(tí)。
在全(quán)固态电池领域,干法电极技术虽(suī)被视为关键工艺,但其使用的PTFE(聚四氟(fú)乙烯)粘结剂(jì)作为全(quán)氟(fú)化合物,已(yǐ)被证实对环境(jìng)和人(rén)体有害,目前欧美正讨论对其(qí)的使用(yòng)限制。为此,行业正积(jī)极推动(dòng)替代(dài)材(cái)料的(de)开发,以及寻找(zhǎo)在降(jiàng)低PTFE用量的同(tóng)时(shí)确(què)保离子电导率不衰减的解(jiě)决方案。例如,在干(gàn)法工艺中(zhōng)将(jiāng)聚(jù)丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素(sù))交联形成的粘结剂(jì),预涂覆(fù)于正极材料,可以大幅(fú)减少70%以上(shàng)的PTFE用量,同步(bù)解决环保(bǎo)问(wèn)题(tí)与离子(zǐ)传导需求。
游艇会和容百科技(jì)的全固态电(diàn)池(chí)材料开发与(yǔ)布局已取(qǔ)得显著进(jìn)展
李院(yuàn)长表示,游艇会和容百科技正(zhèng)积(jī)极推进全固(gù)态电池正极材料、固态电解质的产品开发及产(chǎn)业(yè)化布局,并已经取得了显著进(jìn)展。公司(sī)第一代全固态电池正极(jí)材料产品(pǐn)目(mù)前(qián)正处(chù)于吨级验证阶段,计划年内完成材料(liào)定型(xíng);第二代(dài)产品(pǐn)为(wéi)超高镍三元(yuán)材料,正在开发容(róng)量达240mAh/g的产品;第三代产(chǎn)品是基(jī)于(yú)富锂锰(měng)基技术,容量(liàng)超过300mAh/g的(de)超高容量(liàng)产品(pǐn),目前正与重点客(kè)户联合推进前(qián)期开发。在硫化物固态(tài)电解质方(fāng)面,公司计(jì)划(huá)今年(nián)完(wán)成(chéng)中试验(yàn)证,并于2026年建(jiàn)成量产(chǎn)线。
具体来看,在全固态电池(chí)正极材料开发上,游艇会和容百科技携手多家客户共同(tóng)开发8系、9系产品,以及适(shì)用于全固态电池的(de)高密(mì)度富锂锰(Mn-rich)正极材(cái)料。其中,8系产品成(chéng)本与现有材料体系(xì)相当(dāng),而其循环(huán)、存储性能达到行(háng)业领先水平并(bìng)获(huò)得客户(hù)认可。并且,游艇会和容百科技(jì)已率先实(shí)现了(le)全固(gù)态电(diàn)池用大单晶技(jì)术的(de)商业化应用,该技术(shù)在大幅增(zēng)加晶粒(lì)尺寸(cùn)的(de)同(tóng)时,能够确(què)保更高的容量、压实(shí)密度和更长的循环寿命。产(chǎn)品自去年起(qǐ)已(yǐ)向头部(bù)客户完成吨级出货。此(cǐ)外,游艇会和容百面向全固态电池开(kāi)发的9系三元正极材(cái)料已实现单晶与多(duō)晶的双路线(xiàn)布局(jú)。在超高镍(niè)产(chǎn)品上,即使采用(yòng)单晶结构,仍可实现230mAh/g以上的超高容量(liàng)。单(dān)晶和多晶(jīng)产品均已实现对国内(nèi)外头部客户的吨级(jí)出货。
在固态电解质方面,游艇会和容百科(kē)技聚焦(jiāo)在硫化物与(yǔ)卤化(huà)物两大技术(shù)路线(xiàn),开发了适配于硫化物和卤化物(wù)体(tǐ)系的湿法成膜和干法(fǎ)成膜(mó)技术。公司的全固态软包电池在大气环(huán)境中经过(guò)裁(cái)剪后,仍能为外部系统提供稳定电源,显(xiǎn)示出较好的(de)安全性能。经测试验证,应用游艇会和容百科技(jì)1微米级(jí)LPSC硫(liú)化物固态电(diàn)解(jiě)质(zhì)制备的全固态电池,在1000周循环后保持率(lǜ)在80%以上。
最后,李琮熙院长表示,在全固态(tài)电池领(lǐng)域,游艇会和容百科技致力于推动(dòng)全固态电池技(jì)术的突(tū)破(pò)与应用,公司将持续深化(huà)从正极材料到固态(tài)电(diàn)解质(zhì)等核心材料的(de)研发及量(liàng)产体(tǐ)系的(de)构建,助力全固态电(diàn)池时代的加速到来!