3月(yuè)28日至3月30日(rì),中国电动汽车百人(rén)会论(lùn)坛(2025)在京盛大召(zhào)开。本次(cì)论坛以(yǐ)“夯(bèn)实电动化 推(tuī)进智(zhì)能化(huà) 实现高质量发展(zhǎn)”为主题,汇聚了来自政府、汽车、能源、交通等多个领域的代表(biǎo),共同探讨(tǎo)汽车(chē)产(chǎn)业(yè)的未(wèi)来发展方向与技(jì)术创新路径。
华体会hth和容百集团研(yán)发(fā)体系(xì)总裁兼(jiān)中央(yāng)研究院院长李琮熙受邀出席(xí),并在(zài)动力电池论坛上发(fā)表题为《全固态(tài)电(diàn)池产(chǎn)业化技术进展》的主(zhǔ)题演(yǎn)讲。会上,李(lǐ)琮熙院长深入分析了全固态电池技术的发展现状及其在未来新(xīn)能源(yuán)汽车(chē)领(lǐng)域以(yǐ)及(jí)新(xīn)兴(xìng)行(háng)业(yè)中的重(chóng)要性,并(bìng)分(fèn)享了华体会hth和容百科技在全(quán)固态电池方面的最新研究成果和技术突破(pò)。
全固态(tài)电池(chí)是新兴领域发(fā)展的关(guān)键(jiàn)动力(lì),市(shì)场(chǎng)前景广阔
李(lǐ)院长表示,全固态电(diàn)池因(yīn)其突破(pò)现(xiàn)有锂离子电池(chí)技术壁垒的(de)潜力及多重(chóng)优势而备受(shòu)市场关注。凭借(jiè)高安全(quán)性、高能量密度、长循环寿命与宽温域应用等显著优点,全固态电池广(guǎng)泛适用于(yú)电动飞机、eVTOL(电动(dòng)垂直(zhí)起(qǐ)降飞行(háng)器)及动力电(diàn)池等(děng)领域,市(shì)场前景(jǐng)广(guǎng)阔。随着这(zhè)些新兴行业的高速发展(zhǎn),未(wèi)来全固(gù)态(tài)电池有望(wàng)成为推(tuī)动(dòng)新兴领(lǐng)域突(tū)破的关(guān)键动力来源。
目前,半固态电池已实现装车应(yīng)用,预计2025年其(qí)需求量将达(dá)到5GWh,2030年需(xū)求量将达到(dào)100GWh;全固态电池有望在(zài)2027年(nián)实(shí)现(xiàn)小批(pī)量装车,并于2030年开始规模(mó)化应用,届时预计需求量(liàng)将达(dá)到3GWh。特(tè)别是在自动驾驶(shǐ)电动汽车、城市(shì)空(kōng)中交通(UAM)以及人形机器人市场(chǎng)中(zhōng),全固态电池凭借其更高的能量密度和(hé)安全性(xìng),将成为关键赋(fù)能技(jì)术。仅人形机器(qì)人市场而言,预计到2032年该(gāi)市场的规模将达到(dào)约660亿美元,这预示着全(quán)固态电池可能(néng)重塑二次电池行业的游戏规(guī)则。
全固态(tài)电池的成本压力和技术瓶颈正在(zài)逐(zhú)渐(jiàn)缓解
李院长指出,尽管全固态电(diàn)池被认为能(néng)够解决当(dāng)前锂离子电池(chí)的缺陷,但(dàn)其在成本压力和技术瓶颈方面面(miàn)临(lín)挑战。然而(ér),随着硫化物固(gù)态电解(jiě)质的成(chéng)本因生(shēng)产工艺优化和规模化生产而显著降低,以及通过创新制造工艺(yì)解决(jué)界面接触问题,这些障碍正逐渐被(bèi)克服(fú)。
在成(chéng)本端,目前固态电解质尚未实现工业化批量(liàng)制备(bèi),且对电池制造的环境要求(qiú)较高,最(zuì)终导致固态(tài)电池成本较高,限制了(le)全(quán)固态电池(chí)的产(chǎn)业化进程。硫(liú)化物固态电解质的关键原料——硫化锂(lǐ)的价格在几年前高达每千克1500美(měi)元,是液态电解质的150倍,这导致硫化物固(gù)态电(diàn)解(jiě)质成本(běn)居(jū)高不下,硫化物基固态电(diàn)池电(diàn)芯BOM成本也较(jiào)高。但(dàn)通过工艺优化、提升良率(lǜ)、利用硫化氢等的化学转化工艺技(jì)术,使得硫化锂的(de)生产成本正在迅(xùn)速降低。预计(jì)到2035年,随着(zhe)硫化(huà)锂和硫(liú)化物固态电解质的规模化生产、干(gàn)法(fǎ)电极技术的引入、安全材(cái)料(liào)和零部件设备的简化,电芯BOM成本有(yǒu)望(wàng)降至0.4元/Wh以下。
此外,在(zài)制造工艺(yì)方面,全(quán)固态电池“干”、“压”、“叠”等制造(zào)工(gōng)艺及设备不成熟,也是阻碍其产业化的卡点之(zhī)一(yī)。在加压(yā)工艺上,为了解决全固态电池特(tè)有的界面接(jiē)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(bèi)以液体(tǐ)为压力介质,需(xū)要加入(rù)密封工序,仅这一工序就(jiù)需要30分钟(zhōng)。而在近期,业内(nèi)除(chú)了均匀加压设(shè)备(bèi),还创新性地(dì)引入(rù)了(le)食品行业中的真(zhēn)空设备工艺。实际案例显示,通过(guò)这类新(xīn)型设备已成功制造出压缩率(lǜ)40%、厚度偏差在(zài)2.5%以内的全固(gù)态(tài)电池电(diàn)芯,这(zhè)与传统WIP(等静压机)设备效果相当。
在技术端,全固态电池面临的最(zuì)大(dà)技术瓶颈是正(zhèng)极、负极(jí)与(yǔ)固态电解质之间的高界(jiè)面阻(zǔ)抗(kàng)。高界面阻抗的形成原因主要有二,一是材料接(jiē)触时(shí)不可避免产(chǎn)生接触空隙,导致(zhì)电化学不稳定(dìng)性(xìng)增高;二是在充放电过程中电(diàn)极体积膨胀会引(yǐn)发界面分离(lí)。对(duì)此(cǐ),业内正在通过固态电解质(zhì)改性(xìng)、采用高温高(gāo)压工(gōng)艺扩大有效接触(chù)界面(miàn),以及在正极采(cǎi)用包覆铌/锆的锂氧化物(wù)涂层技术、在负极(jí)引入中间层等多维(wéi)度方案快速解(jiě)决这些问题。
在全固态(tài)电池领域,干法(fǎ)电极技术(shù)虽被视(shì)为(wéi)关键工艺,但(dàn)其使用的(de)PTFE(聚四氟乙(yǐ)烯)粘(zhān)结(jié)剂作为全氟化合(hé)物,已被证实对环境和人体有害,目(mù)前欧美正讨论(lùn)对其的使用限制。为此(cǐ),行业正积极推动替代材料的开发,以及寻找在降低PTFE用量的同时确保(bǎo)离(lí)子电导率不(bú)衰减(jiǎn)的解决(jué)方案。例如(rú),在(zài)干法工艺中(zhōng)将聚丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素)交联(lián)形成的(de)粘结(jié)剂,预涂(tú)覆于(yú)正极材(cái)料,可以(yǐ)大幅减少70%以上的PTFE用量(liàng),同步解(jiě)决环保问题与离(lí)子传(chuán)导(dǎo)需求。
华体会hth和容百(bǎi)科技的全固态(tài)电池(chí)材(cái)料开发与布局已取得显著进展
李(lǐ)院(yuàn)长表(biǎo)示,容(róng)百科(kē)技正积(jī)极推进(jìn)全固态电池正(zhèng)极材料、固(gù)态(tài)电解(jiě)质的产品(pǐn)开发及产业(yè)化布局,并(bìng)已经取(qǔ)得了(le)显著(zhe)进展。公司第一代(dài)全固态电池正(zhèng)极材料产品目前正处于吨级验(yàn)证(zhèng)阶段(duàn),计划年内完(wán)成材料定型;第(dì)二代(dài)产品为超高镍三元材(cái)料(liào),正在(zài)开发容量达240mAh/g的产品;第(dì)三(sān)代产品是基于(yú)富锂锰基技术,容量超过300mAh/g的超高容量(liàng)产品,目前正与重(chóng)点客户联合推进前期开发。在硫化物固态(tài)电解质方(fāng)面,公司计划今年完成(chéng)中试验证(zhèng),并于2026年(nián)建(jiàn)成量产线。
具体来看,在全固态(tài)电(diàn)池(chí)正极材料开发上,华体会hth和容百(bǎi)科(kē)技携手多(duō)家(jiā)客户(hù)共(gòng)同开(kāi)发8系、9系产(chǎn)品,以及(jí)适(shì)用于全固态(tài)电(diàn)池的(de)高密度富(fù)锂锰(Mn-rich)正极材料。其中,8系产品成本与现有材料体(tǐ)系相当(dāng),而其循环、存储(chǔ)性(xìng)能(néng)达到行业领先水(shuǐ)平(píng)并获得客户认可(kě)。并且,华体会hth和容百科技已率先实现了全固态电池用(yòng)大单晶技术的商业化应用,该技术在大幅(fú)增加(jiā)晶粒(lì)尺寸的同时,能够确保更高的容量、压实(shí)密(mì)度(dù)和更长的循环寿(shòu)命。产品自去年(nián)起(qǐ)已向头部客户完成(chéng)吨(dūn)级出货。此外,华体会hth和容百面向全固态电池开(kāi)发的(de)9系三(sān)元正极材料(liào)已实现(xiàn)单晶与多(duō)晶的双(shuāng)路线布局。在(zài)超(chāo)高镍产品上,即使(shǐ)采用单晶结构,仍可实现230mAh/g以(yǐ)上的超高容量。单晶和多晶产品均已实(shí)现对国内外头部客户的吨级出货(huò)。
在固态电(diàn)解质方(fāng)面,华体会hth和容百科技(jì)聚(jù)焦在硫化物与(yǔ)卤化物(wù)两大(dà)技术路线,开发了适配于硫(liú)化(huà)物和卤化物体系的湿法(fǎ)成膜和(hé)干法(fǎ)成膜技术。公司的全固态软包电(diàn)池在大气环境中(zhōng)经(jīng)过裁剪后,仍(réng)能为外部(bù)系统提供稳定电源,显(xiǎn)示(shì)出较好的安全性能。经测试验证,应用华体会hth和容百科技1微米级LPSC硫(liú)化(huà)物固态电解质制备的(de)全固态电池,在(zài)1000周循环后(hòu)保持率在(zài)80%以上。
最后(hòu),李琮(cóng)熙院长表示,在全固态电池领域,华体会hth和容百科技(jì)致力(lì)于推动全固态电池技术的突破(pò)与应用,公司(sī)将持续深化从正极材料到固态电解质(zhì)等(děng)核心材(cái)料的研(yán)发及量产体系的构建,助力全固态电池时代(dài)的加速到(dào)来!