3月28日至3月30日,中国电动汽(qì)车百人会论(lùn)坛(2025)在京盛大召(zhào)开(kāi)。本次论坛以“夯(bèn)实电(diàn)动化 推进智能化 实(shí)现高质量发展”为主题(tí),汇聚(jù)了来自政府、汽车、能(néng)源、交通(tōng)等多个领(lǐng)域的代表,共同探讨汽车产(chǎn)业的未(wèi)来发展方向与技(jì)术创新路径。
华体会hth和容百集团研发体系总裁兼中央研究(jiū)院(yuàn)院长(zhǎng)李琮(cóng)熙受邀出席,并在(zài)动力电池论坛上发表题为《全固态电池产(chǎn)业化(huà)技术进展(zhǎn)》的(de)主题演讲。会(huì)上,李(lǐ)琮(cóng)熙(xī)院长深入分析了全固态电(diàn)池技(jì)术的发展现状及其在未来(lái)新能源汽车领域以及新(xīn)兴行业中(zhōng)的重要性,并分享了容(róng)百科技(jì)在(zài)全固态电(diàn)池方面的(de)最新研究成果和技(jì)术突破。
全固态电池是新兴领域(yù)发展的关键动力,市(shì)场前(qián)景(jǐng)广(guǎng)阔
李(lǐ)院长表示,全(quán)固态电池因其突破现(xiàn)有(yǒu)锂离子电池技术壁垒的潜力及多重(chóng)优势而(ér)备受(shòu)市场关注。凭借高安全性(xìng)、高能(néng)量密(mì)度、长循环寿命与宽温域应用等显(xiǎn)著优点,全固(gù)态电(diàn)池广(guǎng)泛(fàn)适用(yòng)于电动飞机、eVTOL(电动垂直起降飞行器)及动力电池等领域,市场前景广阔(kuò)。随着这(zhè)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)领域突破的关键动力来(lái)源(yuán)。
目前(qián),半固态电池已(yǐ)实现装车应用(yòng),预计(jì)2025年其需求量将达到5GWh,2030年(nián)需(xū)求量将(jiāng)达(dá)到100GWh;全(quán)固态电池有(yǒu)望在2027年实(shí)现小(xiǎo)批量装车,并于(yú)2030年(nián)开始规模化应用,届时预计需求量将(jiāng)达(dá)到3GWh。特别是在(zài)自(zì)动驾驶电动(dòng)汽车(chē)、城市(shì)空中交通(UAM)以(yǐ)及(jí)人形机(jī)器人市场中,全固态电池(chí)凭借(jiè)其更高的能(néng)量密度(dù)和安全性,将(jiāng)成为关键赋能(néng)技术。仅人形机器人市场而言,预计到2032年该(gāi)市场的规模将达到约660亿美元,这(zhè)预示着(zhe)全固态电池可能重塑二次(cì)电(diàn)池行业(yè)的游戏规则(zé)。
全固态(tài)电池的成本压力和(hé)技术(shù)瓶颈正在逐渐(jiàn)缓解
李院长指出,尽管全固态(tài)电池被认为(wéi)能(néng)够解决当前锂离子电池的(de)缺陷,但其在成本(běn)压力和技术瓶颈方面(miàn)面临(lín)挑战。然而,随着硫(liú)化物固态电解质的成本因生产工艺优化和规模化(huà)生产而显著(zhe)降(jiàng)低,以(yǐ)及通过创新(xīn)制造(zào)工艺解决界面接(jiē)触问题,这些障(zhàng)碍正逐渐被克服。
在成本端(duān),目前固态电解质尚(shàng)未实现工业(yè)化批量(liàng)制备,且对(duì)电(diàn)池(chí)制造的(de)环境要(yào)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(chǎn)业化(huà)进程(chéng)。硫化(huà)物固(gù)态(tài)电解质的(de)关键原料——硫化锂的价格在几年(nián)前高达每千克1500美(měi)元,是液态电解质的150倍,这导致硫(liú)化物固态电解质成本居高不下,硫(liú)化物基固态电(diàn)池电芯BOM成本也较高(gāo)。但通(tōng)过工艺(yì)优化、提升良率、利(lì)用(yòng)硫化氢等的(de)化(huà)学转(zhuǎn)化工艺技术,使得硫化锂的生(shēng)产成本(běn)正在迅速降(jiàng)低(dī)。预计到2035年,随(suí)着硫化锂和硫化(huà)物固(gù)态电解质的规模(mó)化(huà)生产、干(gàn)法(fǎ)电(diàn)极技术(shù)的引(yǐn)入、安全材(cái)料和零部件设备的(de)简化,电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外,在制(zhì)造(zào)工艺方(fāng)面(miàn),全固(gù)态电池(chí)“干”、“压”、“叠”等制造(zào)工艺及设备不成熟,也是阻(zǔ)碍其产(chǎn)业化的卡点之一。在加压(yā)工艺上(shàng),为了解决全固态(tài)电池特有的界面接触性(xìng)较(jiào)差(chà)问题,需(xū)要(yào)借(jiè)助能实现(xiàn)高(gāo)温高压的WIP(等静压机(jī)),但这类设备以(yǐ)液体为压力介(jiè)质,需要(yào)加入密(mì)封工序,仅这一工序就需要30分钟。而在近期,业内除了均(jun1)匀(yún)加压设备,还创新性地(dì)引入了(le)食品行业中的真空设备工(gōng)艺。实际案例显示,通(tōng)过这类(lèi)新型(xíng)设备(bèi)已成(chéng)功制造出压(yā)缩率40%、厚(hòu)度偏差在(zài)2.5%以内的全固(gù)态电池电芯,这与传统WIP(等静压(yā)机)设(shè)备效(xiào)果相(xiàng)当。
在技术端,全(quán)固态(tài)电(diàn)池面(miàn)临(lín)的最大技术瓶颈是正极、负极与固态电解质之(zhī)间的(de)高界面阻抗。高界面阻抗的形成(chéng)原因主(zhǔ)要(yào)有二,一是材(cái)料接触时不可避免产生接(jiē)触空隙(xì),导致电化学不稳定性(xìng)增高;二是(shì)在充放电(diàn)过程(chéng)中电极体(tǐ)积膨胀(zhàng)会(huì)引发界面分离。对此,业内正在通过固态电解质(zhì)改性、采用(yòng)高(gāo)温高压工艺扩大有效(xiào)接(jiē)触界面,以(yǐ)及在正(zhèng)极(jí)采用包覆铌/锆的锂氧化(huà)物涂层技术、在负(fù)极引入中间层(céng)等多维度方(fāng)案(àn)快速解(jiě)决这些问(wèn)题。
在(zài)全(quán)固态电(diàn)池领(lǐng)域,干法电极(jí)技术(shù)虽被视为关(guān)键工艺,但其(qí)使(shǐ)用的PTFE(聚四氟乙烯)粘(zhān)结剂(jì)作(zuò)为(wéi)全氟(fú)化合(hé)物,已(yǐ)被证(zhèng)实对(duì)环境和人体有害,目前(qián)欧美正讨论对其的使用(yòng)限制(zhì)。为(wéi)此(cǐ),行业正积极(jí)推动替(tì)代(dài)材料的(de)开发,以及寻找(zhǎo)在(zài)降(jiàng)低PTFE用量的(de)同时(shí)确保离子电(diàn)导率不(bú)衰减的解决方案。例如,在干法工艺中将聚(jù)丙烯酸(suān)与CMC(羧(suō)甲基纤维(wéi)素(sù))交联形成的粘结剂,预(yù)涂覆(fù)于正极材料(liào),可以大(dà)幅减(jiǎn)少70%以上的PTFE用量,同步解决(jué)环保问题与离(lí)子传导需求。
华体会hth和容百科技的全(quán)固(gù)态电池材(cái)料开发与布局已取(qǔ)得显著进展
李(lǐ)院(yuàn)长表示,华体会hth和容百科(kē)技(jì)正积极推(tuī)进全固(gù)态电池(chí)正(zhèng)极材料(liào)、固态(tài)电解质(zhì)的产品开发(fā)及产业化(huà)布局,并(bìng)已经取得了(le)显著进展。公司第一代全固态(tài)电池(chí)正极材料产品目(mù)前正处于吨级验证阶段,计划年内(nèi)完成材料定(dìng)型;第二代产品(pǐn)为超(chāo)高镍(niè)三元材料,正在开发容(róng)量(liàng)达240mAh/g的产品;第三代产(chǎn)品是基(jī)于富锂锰基技术,容量超(chāo)过(guò)300mAh/g的超高容量产品,目(mù)前正与重点客户联合推(tuī)进前期开发。在硫化物固态电解质方面,公司计划今年完(wán)成(chéng)中试验证,并于2026年建成量产线。
具体来看(kàn),在全固态电(diàn)池正极材(cái)料开发(fā)上,华体会hth和容百科(kē)技(jì)携(xié)手多(duō)家客户共同开发8系(xì)、9系产品,以及适用于全固态(tài)电池的高密度富锂锰(Mn-rich)正极材料(liào)。其中(zhōng),8系(xì)产品成本与现有材料体系相当,而其(qí)循环、存储性能达到行业(yè)领先水(shuǐ)平并获得客户认可。并且,容(róng)百科技(jì)已率先实现了全固态电池用大单晶技术的商业化应用,该技术在(zài)大幅(fú)增加(jiā)晶(jīng)粒尺寸的同时,能够确保更高(gāo)的容(róng)量(liàng)、压实密度(dù)和更长的(de)循(xún)环寿命。产品自(zì)去年起已向头部客(kè)户完成(chéng)吨(dūn)级出货。此外,华体会hth和容百面向全固态电(diàn)池开发的(de)9系三元(yuán)正极材料已实现(xiàn)单晶与多晶的双路线布局。在超高镍产品上,即使采用单(dān)晶结构,仍可实(shí)现230mAh/g以上的超高(gāo)容(róng)量(liàng)。单晶和多晶产品(pǐn)均(jun1)已实现对国内外头部客户的吨级(jí)出货。
在固态电解质方面(miàn),华体会hth和容百(bǎi)科技聚焦在硫化物与卤化物(wù)两大技术路线,开(kāi)发了适配于硫化物和卤化物体(tǐ)系的(de)湿法成膜(mó)和干法成膜(mó)技术。公(gōng)司的全固(gù)态(tài)软包电池(chí)在大气环境中经过裁剪后,仍能为外部系(xì)统提(tí)供稳定电源,显示(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硫化物固态电解质制(zhì)备的(de)全固态电池,在1000周(zhōu)循环(huán)后保持率在(zài)80%以上。
最(zuì)后,李(lǐ)琮熙院长表示,在(zài)全固态电池领域,华体会hth和容百科技(jì)致力于推动全(quán)固态电池技术的突破与应用,公司将持续深化从正极材料到(dào)固(gù)态电解质等(děng)核(hé)心材料的研发及量产体系的构建,助力全固态电池时(shí)代(dài)的加(jiā)速到来!