3月(yuè)28日至3月30日(rì),中(zhōng)国(guó)电动汽车百人会论坛(2025)在京盛大召开。本次论坛以(yǐ)“夯实电动(dòng)化 推(tuī)进智能化 实现高质(zhì)量发展”为主题,汇聚了来自(zì)政府、汽(qì)车、能源、交通等多个领域的代表,共同(tóng)探(tàn)讨汽车产业的未来发展方向与技术创(chuàng)新(xīn)路(lù)径。
游艇会和容百集团(tuán)研发体系总裁兼中(zhōng)央研(yán)究院(yuàn)院长李琮熙(xī)受(shòu)邀出席,并在动力电池论坛上发(fā)表(biǎo)题为《全固(gù)态电池产业(yè)化(huà)技术(shù)进展》的主(zhǔ)题(tí)演讲。会上,李琮熙院长深入分析了全固态电池技术的(de)发展现状及其(qí)在未来新能源(yuán)汽车领域以及新兴行业中的(de)重要性(xìng),并分享了(le)游艇会和容百科技(jì)在全固态电池(chí)方面(miàn)的(de)最新研究成果和技(jì)术突(tū)破。
全固态电池是新兴领域发展(zhǎn)的关键动力,市场前景广(guǎng)阔
李院(yuàn)长表示,全固(gù)态电池因其突破(pò)现有锂离子电池(chí)技(jì)术(shù)壁垒的潜力及(jí)多重优(yōu)势(shì)而备受市场关注(zhù)。凭借(jiè)高安全性、高能量密度(dù)、长循(xún)环寿命与宽(kuān)温域应用(yòng)等显著优点,全固态电池广泛(fàn)适(shì)用于电动飞机、eVTOL(电动垂直起降(jiàng)飞行器)及动力电池等领域,市场前景广阔(kuò)。随着这些新兴行业(yè)的高速(sù)发展,未(wèi)来(lái)全固(gù)态电池有望成为推动新兴领域突(tū)破的关键动力来源。
目前,半(bàn)固(gù)态电池(chí)已实现(xiàn)装车应(yīng)用,预计2025年其需(xū)求量将达(dá)到5GWh,2030年需求量将达到100GWh;全固(gù)态电池有(yǒu)望在2027年实现小批量装车,并于2030年开始规模化应用,届时预计需求量(liàng)将达到3GWh。特(tè)别是在(zài)自动驾(jià)驶电动汽车(chē)、城市空中交通(UAM)以及(jí)人形(xíng)机器人市场中,全固态电池凭借(jiè)其更高的能量密度和安(ān)全性,将(jiāng)成为关键赋能技术(shù)。仅人形机器人(rén)市场而言,预(yù)计到2032年该市(shì)场的规模将达到约660亿美元,这预(yù)示着全(quán)固态电池可(kě)能重塑二次电池行业的游戏规则。
全固态电池的成本压(yā)力和技术瓶颈正在(zài)逐(zhú)渐(jiàn)缓解
李院长指出,尽(jìn)管全(quán)固(gù)态电(diàn)池被认为能够解决当前锂离(lí)子电(diàn)池的缺陷,但其在成(chéng)本压力(lì)和技术(shù)瓶颈方面(miàn)面临挑战。然而,随着(zhe)硫(liú)化物固态电解质的成本因生产工艺优化和(hé)规模化生产而显(xiǎn)著(zhe)降低(dī),以及通过创新制(zhì)造工艺解决界面(miàn)接触问(wèn)题(tí),这些障(zhàng)碍正逐渐被克服。
在(zài)成本端(duān),目前固态电解(jiě)质尚未实(shí)现工业化批量制备,且(qiě)对(duì)电池(chí)制(zhì)造的环境要求较高(gāo),最终导致固态电(diàn)池成本较高(gāo),限制了全固态电池的产业化进程。硫化物固态电解质的(de)关键原料——硫化锂的价格在几年(nián)前高达(dá)每(měi)千克1500美(měi)元,是液(yè)态(tài)电解质(zhì)的150倍,这导致硫(liú)化(huà)物固态电(diàn)解质成本居高(gāo)不下,硫(liú)化物(wù)基固(gù)态电池电芯BOM成本也较高。但通过(guò)工艺优化、提升良率、利用硫化氢等的(de)化学转化工艺技(jì)术,使(shǐ)得硫化锂(lǐ)的生产(chǎn)成(chéng)本正(zhèng)在迅(xùn)速降低。预计到2035年,随着硫化锂和硫化物固态电(diàn)解质的规模化生产(chǎn)、干法电极技术的引入、安全材料和零部件(jiàn)设备(bèi)的简化,电芯BOM成本(běn)有望(wàng)降至(zhì)0.4元/Wh以下(xià)。
此外,在制(zhì)造工(gōng)艺方面,全(quán)固态电池“干(gàn)”、“压(yā)”、“叠(dié)”等(děng)制(zhì)造(zào)工艺及设(shè)备不成熟,也(yě)是阻碍其产业化的卡点(diǎn)之一。在加压(yā)工艺上,为了解决全固态电池特有的界面接触性较差问题,需(xū)要借助(zhù)能(néng)实现高温高压的WIP(等(děng)静(jìng)压机),但(dàn)这类设备以液体为压力介质,需要加入密封工序,仅这一工序就(jiù)需要30分钟。而在近期,业内除了均匀加压设备,还创新性(xìng)地引入了食(shí)品行业中的真空设备工艺。实际(jì)案例显示,通过这类新型设备已成功制造出压缩率40%、厚度(dù)偏差在2.5%以内的全固态(tài)电池电芯(xīn),这与(yǔ)传统WIP(等静压(yā)机)设备效果(guǒ)相当。
在技(jì)术端,全(quán)固(gù)态(tài)电池面临的最大技(jì)术瓶颈是正极、负极与固态(tài)电解质之间的(de)高界面(miàn)阻抗(kàng)。高界面阻抗(kàng)的形成原因主要有二,一(yī)是材料(liào)接触时不可避免产生接(jiē)触(chù)空隙,导致电化学不稳定性(xìng)增高;二是在充放电过程中(zhōng)电极体积膨胀会引发界面分离(lí)。对此,业内正在通过固态电(diàn)解质改性、采用(yòng)高(gāo)温(wēn)高(gāo)压工艺(yì)扩大有效(xiào)接触界面,以及(jí)在(zài)正极采用包覆铌/锆的(de)锂氧化物(wù)涂层技术、在负(fù)极引入中间层等多(duō)维度方(fāng)案快(kuài)速解决这些问题。
在(zài)全固(gù)态(tài)电池领域,干法电极技术(shù)虽被视为关键工艺,但其使用的PTFE(聚四(sì)氟乙烯)粘(zhān)结剂作为全氟化合物(wù),已被证(zhèng)实对环境和(hé)人(rén)体有害,目前欧美正讨论对其的使(shǐ)用限制。为(wéi)此,行业正积极(jí)推动替代材料的(de)开(kāi)发,以及寻找在(zài)降低PTFE用量的同时确(què)保离子电导率(lǜ)不衰(shuāi)减的解决方案。例如,在干法工艺中将聚丙烯酸与CMC(羧甲基(jī)纤维素)交联形成(chéng)的粘结剂,预(yù)涂覆于正极(jí)材(cái)料,可以(yǐ)大幅减(jiǎn)少70%以上的(de)PTFE用量,同步解决环(huán)保问题与离子(zǐ)传导需求。
游艇会和容百科技的全固(gù)态(tài)电池材(cái)料开发与布局已(yǐ)取得显著进展
李院长表示(shì),游艇会和容百科(kē)技正积(jī)极(jí)推进(jìn)全固态电池正极材料、固(gù)态电解质的产品开发及产业化布局,并已经(jīng)取(qǔ)得了显著(zhe)进展(zhǎn)。公司第一(yī)代全固(gù)态(tài)电池正(zhèng)极材料(liào)产(chǎn)品目前正处(chù)于吨级(jí)验证阶段(duàn),计(jì)划年内完成(chéng)材料定型;第二代产品为超高镍三元材料,正(zhèng)在开(kāi)发容量达(dá)240mAh/g的(de)产品;第三代产品是基于富锂锰基技术,容量超(chāo)过300mAh/g的超高容量产(chǎn)品,目前正与(yǔ)重点(diǎn)客户联合推进(jìn)前期开发。在硫(liú)化物固(gù)态电解质方面(miàn),公司计(jì)划今年完成中试验证,并于2026年建成量产线。
具体(tǐ)来看(kàn),在(zài)全固(gù)态(tài)电池正(zhèng)极材料(liào)开发上,游艇会和容百科技携手多家客户共同开发8系、9系产(chǎn)品,以及适用于全(quán)固态电(diàn)池的高密度(dù)富锂(lǐ)锰(měng)(Mn-rich)正(zhèng)极材料。其(qí)中,8系产品成本与现有材料(liào)体(tǐ)系相当,而其循环、存储性能达到行(háng)业领先水(shuǐ)平并获得客户认(rèn)可。并且,游艇会和容百科技已率先实(shí)现了全固态电(diàn)池用(yòng)大(dà)单(dān)晶(jīng)技(jì)术的商业化应用,该技术在大幅(fú)增(zēng)加晶粒尺寸的同时,能(néng)够确保(bǎo)更高(gāo)的容量、压实密度和更长的(de)循环寿命。产品自去年起已向头部客户完成吨级出货。此外(wài),容(róng)百面(miàn)向(xiàng)全固态电池(chí)开发(fā)的(de)9系(xì)三元(yuán)正极材料已实现单晶与多晶的(de)双路线(xiàn)布局。在超(chāo)高镍产(chǎn)品上(shàng),即使采用单晶结构,仍可实现230mAh/g以上的超高容量。单晶和多晶产品均已实现(xiàn)对国内(nèi)外(wài)头部客户的吨级出货(huò)。
在固态电解质方面,游艇会和容百科(kē)技(jì)聚焦在硫化物与卤(lǔ)化物两(liǎng)大技术路线,开发了适配于硫化物和卤化物体系的湿法成膜和干法成膜技术。公司的(de)全固态软包电池在大气环境中经过裁(cái)剪(jiǎn)后(hòu),仍能为外部系统提供稳定电源,显示出较(jiào)好的(de)安全性(xìng)能。经测(cè)试验证,应用(yòng)游艇会和容百科技1微米级LPSC硫化物固态(tài)电(diàn)解(jiě)质制备的全固态(tài)电池,在1000周循环(huán)后保持(chí)率(lǜ)在80%以上。
最后(hòu),李琮熙院长表示,在全固态(tài)电池(chí)领域,游艇会和容百科技致力于推动全固态(tài)电池技术的突破与应(yīng)用,公司将持续深化从正极材料到固态(tài)电解质等核心材料的研发及量产体(tǐ)系(xì)的构建,助力全固态电池时代的加速到来(lái)!