3月28日至3月30日,中国电动汽车百人会论坛(tán)(2025)在京盛大召开(kāi)。本次论坛以(yǐ)“夯实电动化 推进智(zhì)能化 实现高(gāo)质量(liàng)发展”为主题,汇聚了(le)来自政府、汽车、能源(yuán)、交通等多(duō)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。
mk官网和容百集(jí)团研发体系总裁兼中央研究院(yuàn)院长李琮熙(xī)受邀出席(xí),并在动力电池(chí)论坛上发表题(tí)为《全(quán)固态电池(chí)产业化技术进展(zhǎn)》的主(zhǔ)题(tí)演讲。会(huì)上,李(lǐ)琮熙院(yuàn)长深入分析了全(quán)固态电池技术的发展(zhǎn)现(xiàn)状及其在未来新能源汽车领域以及(jí)新兴行业中的重要性,并分(fèn)享(xiǎng)了容(róng)百科技在全固态电(diàn)池方(fāng)面(miàn)的最(zuì)新研(yán)究成果和技术突破。
全(quán)固态电池是新兴领域发(fā)展的关(guān)键动(dòng)力,市场前景广阔
李院长表示,全固态电(diàn)池因其突破现有锂离子电池技术(shù)壁垒(lěi)的潜力及多重优势而(ér)备受市场关注(zhù)。凭(píng)借高安全性(xìng)、高能量密(mì)度、长循环寿命与宽温域(yù)应用(yòng)等(děng)显著优(yōu)点,全(quán)固(gù)态电池广泛适(shì)用于电动飞机、eVTOL(电动垂直起(qǐ)降飞行器)及动(dòng)力电池(chí)等领(lǐng)域(yù),市(shì)场前(qián)景广阔。随着这些新兴行业的高速发展(zhǎn),未来全固态电池有望成为推(tuī)动新兴领域(yù)突(tū)破的关键动力来源。
目前,半固态(tài)电池(chí)已实现装车应用,预计2025年其需求(qiú)量将达到5GWh,2030年需(xū)求量将达到100GWh;全固态电(diàn)池有望(wàng)在2027年实现小批量装车,并于2030年开始规模化应(yīng)用,届时预计(jì)需(xū)求(qiú)量将达到3GWh。特别是在(zài)自动驾驶电动汽车、城市空(kōng)中交通(UAM)以(yǐ)及人形机器人市场中(zhōng),全固态电池凭借其更高的能量密度和安全性,将成为关键(jiàn)赋能(néng)技术。仅人形机(jī)器人市场而言(yán),预(yù)计到2032年该市场(chǎng)的规模(mó)将达到约660亿美元,这预示着全固态电池可能重塑二次电池(chí)行业的游戏规则(zé)。
全固态电池(chí)的成本(běn)压(yā)力和技术瓶颈正在逐渐(jiàn)缓解(jiě)
李院长指出,尽管全固(gù)态电池被认为能够解(jiě)决当(dāng)前锂离子电池的(de)缺陷(xiàn),但其在成本压力和技(jì)术瓶颈方面面临挑(tiāo)战。然而,随着(zhe)硫化(huà)物固态电(diàn)解质的(de)成本因生(shēng)产工艺优化(huà)和规模化生产而显著(zhe)降低,以及通过创新(xīn)制(zhì)造(zào)工(gōng)艺(yì)解决(jué)界(jiè)面接触问题,这(zhè)些障(zhàng)碍(ài)正逐渐被克服。
在(zài)成本端(duān),目前固态电解(jiě)质尚未实现工业化批量制备,且对(duì)电池制造的环境要(yào)求较(jiào)高,最终(zhōng)导(dǎo)致(zhì)固态电池成本较高,限(xiàn)制了全固态(tài)电池的产业化进程。硫化物固态电解质的关键原(yuán)料——硫化锂的价(jià)格在几年前高达每千克(kè)1500美元,是(shì)液(yè)态电解质(zhì)的150倍,这导致硫化物固态电(diàn)解质成本居高不下,硫化物基固态(tài)电池电芯(xīn)BOM成本(běn)也(yě)较高。但通过工艺优化、提升良率、利用(yòng)硫(liú)化氢(qīng)等的化学转化工(gōng)艺技(jì)术,使得(dé)硫化锂的生产成(chéng)本正(zhèng)在迅速降低。预(yù)计到2035年,随着(zhe)硫(liú)化锂和硫化(huà)物固态(tài)电解(jiě)质(zhì)的规模(mó)化(huà)生产、干法电极(jí)技术的引(yǐn)入(rù)、安全材料和零(líng)部件设备的简化,电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外,在制造工艺(yì)方面,全固(gù)态电池“干”、“压”、“叠”等制造工艺及设备不成熟,也(yě)是阻碍其产业化的卡点(diǎn)之一。在加压工艺上,为了解决全(quán)固(gù)态电池特有的界面接触性较差(chà)问题,需要借助能实现高温高压的WIP(等静压机),但这(zhè)类设备以液体为压(yā)力介质,需要加入密封(fēng)工序,仅这(zhè)一(yī)工序就需要(yào)30分钟。而在(zài)近期,业内除了均匀加压设备,还(hái)创新性地引入了(le)食(shí)品(pǐn)行业中的真空设(shè)备(bèi)工艺。实际案(àn)例(lì)显示,通过这类新型设备已成(chéng)功制造(zào)出压缩率40%、厚(hòu)度偏差在2.5%以内的全固态电池电芯,这与传统WIP(等静压(yā)机(jī))设(shè)备(bèi)效果(guǒ)相(xiàng)当。
在技术端,全固态电池面临(lín)的最大技术(shù)瓶颈(jǐng)是正极、负极与固态电(diàn)解(jiě)质之间(jiān)的高界(jiè)面阻(zǔ)抗。高界面阻抗的形成(chéng)原因主(zhǔ)要有(yǒu)二,一(yī)是材料接触时(shí)不可避免产生接触(chù)空隙,导致电化学不稳定性增高;二(èr)是在充放电过程中电(diàn)极体积膨(péng)胀会引发界面分离(lí)。对此,业内正(zhèng)在通过固态(tài)电解质改性、采用高(gāo)温高压(yā)工艺扩大有(yǒu)效接触界面(miàn),以(yǐ)及在正(zhèng)极采(cǎi)用包(bāo)覆(fù)铌/锆的锂氧化(huà)物涂层技术、在负极引入中间层等多(duō)维度方案快速解(jiě)决(jué)这(zhè)些(xiē)问题(tí)。
在全固态电池领(lǐng)域,干法电(diàn)极技术虽被视为关(guān)键工艺,但其使(shǐ)用(yòng)的PTFE(聚四氟乙烯)粘结剂作(zuò)为(wéi)全氟化(huà)合物,已(yǐ)被(bèi)证实对环境和人体有害,目前欧美正(zhèng)讨论对其的使用限制。为此,行业正积极推动(dòng)替代材(cái)料的开发,以(yǐ)及寻找(zhǎo)在降低(dī)PTFE用量的同时确(què)保离子电(diàn)导率不衰减的(de)解决方案。例如,在干法工艺中将聚(jù)丙烯(xī)酸(suān)与CMC(羧甲基纤维素)交联形成的(de)粘结剂,预涂覆(fù)于正极(jí)材料,可以大幅减少70%以上(shàng)的PTFE用量,同步解(jiě)决环保问(wèn)题与离子传导(dǎo)需(xū)求。
mk官网和容百科技的全固态电池材料开(kāi)发与布局(jú)已(yǐ)取得(dé)显著进展
李院(yuàn)长表示(shì),容(róng)百科(kē)技正积极推(tuī)进全固态电(diàn)池正(zhèng)极材料、固态电解(jiě)质的产品开(kāi)发及产(chǎn)业(yè)化布局,并(bìng)已(yǐ)经(jīng)取得了显著进展。公司第一代全固态电池正极材料产品目(mù)前正处(chù)于吨(dūn)级(jí)验证阶段,计划年(nián)内完成材料定(dìng)型;第二代产品为(wéi)超高镍三元材料,正在开发容量达240mAh/g的产品;第(dì)三(sān)代产品(pǐn)是基于富锂锰基技术,容量超过300mAh/g的超高(gāo)容量(liàng)产品,目(mù)前正与重点(diǎn)客户联合推进前期开(kāi)发。在硫化物固态电解质方面(miàn),公司计划今年完(wán)成中试验证,并于2026年建成(chéng)量产线。
具体来看,在全固态电池正极材料开发上,mk官网和容百科技携手多家客户共同开发8系、9系产(chǎn)品,以及(jí)适用于全固态电(diàn)池的(de)高密度富(fù)锂锰(Mn-rich)正极材料。其中,8系产(chǎn)品成本与现有材料体(tǐ)系(xì)相(xiàng)当,而其循环、存储性能达到(dào)行(háng)业领(lǐng)先(xiān)水平并获得客户(hù)认可。并且,mk官网和容百科技已(yǐ)率(lǜ)先(xiān)实现了全固态电(diàn)池用大单晶技术的商业化应用,该技术在大幅增加晶粒尺寸的同时(shí),能够确保更高的容(róng)量、压实密度和更长的循环寿命。产品自去年起已向头部客(kè)户完(wán)成吨(dūn)级(jí)出货。此外(wài),mk官网和容百(bǎi)面向全固态电池开(kāi)发的9系三元正(zhèng)极材(cái)料已实(shí)现单晶与(yǔ)多晶的双路线布局。在(zài)超高镍产(chǎn)品上,即使(shǐ)采用单晶结(jié)构,仍可实现230mAh/g以上的超高(gāo)容(róng)量。单晶和多晶产品均已(yǐ)实现对(duì)国内外头部客(kè)户的(de)吨级(jí)出(chū)货。
在固态(tài)电解(jiě)质方面,mk官网和容百科技聚焦在(zài)硫化物与卤化物两大技术(shù)路线,开发(fā)了适配于硫化物和卤化物(wù)体系的湿(shī)法成(chéng)膜(mó)和干法成(chéng)膜技术(shù)。公司的全固(gù)态软包电(diàn)池在大气环境中经过(guò)裁剪后,仍(réng)能为外(wài)部系统提(tí)供稳(wěn)定电源,显示(shì)出较好的安全性能。经测试验证,应用(yòng)mk官网和容百科(kē)技1微米级LPSC硫化物固(gù)态电(diàn)解质制备的全(quán)固(gù)态电池,在(zài)1000周(zhōu)循环(huán)后保持率在80%以上。
最后,李琮(cóng)熙(xī)院长表示,在全固态电池领域,mk官网和容百科技致力于推动全固态电池技(jì)术(shù)的突破与应用,公司将(jiāng)持续深化从正极材料到固态电解质等(děng)核心材(cái)料的研发(fā)及量产体系(xì)的构(gòu)建,助力全固态电(diàn)池(chí)时代(dài)的加速(sù)到来!