3月(yuè)28日至3月30日,中国电(diàn)动(dòng)汽车百人会论坛(2025)在京盛大召开。本(běn)次论坛以“夯实(shí)电动化(huà) 推进智能(néng)化(huà) 实(shí)现高质量发展”为主(zhǔ)题,汇聚了来(lái)自政府、汽(qì)车(chē)、能源、交通等(děng)多(duō)个领(lǐng)域(yù)的代表,共同(tóng)探讨汽车(chē)产(chǎn)业的未来(lái)发展方向与(yǔ)技术创新路径。
mk官网和容百集团研发体系总裁兼中央(yāng)研究(jiū)院院长李琮熙受邀出席(xí),并在动力(lì)电池(chí)论坛(tán)上发表题为《全固态电池产(chǎn)业化技术进展》的主题演讲。会上,李琮熙院长(zhǎng)深入(rù)分析了全固(gù)态(tài)电(diàn)池技(jì)术的发展现(xiàn)状(zhuàng)及其(qí)在未来新(xīn)能源汽(qì)车领域(yù)以及新(xīn)兴行业中的重要性(xìng),并分享了mk官网和容百(bǎi)科技在全(quán)固(gù)态(tài)电(diàn)池方(fāng)面的(de)最新研究成(chéng)果和(hé)技术(shù)突破。
全固态电池是新兴(xìng)领域发展的关键动力(lì),市场(chǎng)前景广阔
李院长表(biǎo)示,全固态(tài)电(diàn)池(chí)因其(qí)突破现(xiàn)有锂离子电池技术壁垒的潜力及多重优势而备(bèi)受市场(chǎng)关注。凭借高安全性、高能量密度、长循(xún)环(huán)寿命与宽温域应(yīng)用等(děng)显著优点,全固态电池广泛适用于电动飞机、eVTOL(电(diàn)动垂(chuí)直起降飞行器(qì))及(jí)动力电池等(děng)领域,市场前(qián)景广阔。随着这些新兴行业的高速发(fā)展,未来全(quán)固态电池(chí)有望成为推动新(xīn)兴领域突破的(de)关键动力来源。
目(mù)前,半固(gù)态电池已实现装车应用,预计(jì)2025年其需求量将达到(dào)5GWh,2030年(nián)需求(qiú)量将达到100GWh;全固态电池有望(wàng)在2027年实现小批量装车,并(bìng)于2030年开始规(guī)模化应用,届时预计需求(qiú)量将(jiāng)达到3GWh。特别(bié)是在自动驾(jià)驶电动汽车、城市空中交通(UAM)以及人形机器人市场中,全固态电池凭借其更高的能(néng)量密度和(hé)安全(quán)性(xìng),将成(chéng)为关(guān)键赋能技术(shù)。仅人形(xíng)机器人市(shì)场而言(yán),预计到2032年该市场(chǎng)的规模将达到约660亿美元,这预示着(zhe)全固态电池(chí)可能(néng)重(chóng)塑二次电池行业的游(yóu)戏规则。
全固态电(diàn)池的(de)成本压力和技(jì)术瓶颈正在逐(zhú)渐缓(huǎn)解
李(lǐ)院长指出(chū),尽管全(quán)固态电池(chí)被(bèi)认(rèn)为能够解(jiě)决当前锂离子电池(chí)的缺(quē)陷,但其在成本压力(lì)和技术瓶颈方面面临挑(tiāo)战。然而,随着硫化物固态电解质的(de)成本因生产(chǎn)工艺(yì)优化和规模化(huà)生产而显著降低(dī),以及通过创新制造工艺解决界面接触问题,这些(xiē)障(zhàng)碍正(zhèng)逐渐被(bèi)克服(fú)。
在(zài)成(chéng)本端,目(mù)前固态电解质尚(shàng)未实现工业化批量制备,且对电池制造(zào)的环境要求较高,最终(zhōng)导致固(gù)态(tài)电池成本较高,限制了全固态电(diàn)池的(de)产业(yè)化(huà)进程。硫化物固(gù)态电解质的关键原料——硫化锂(lǐ)的价格在几年前高(gāo)达每千(qiān)克1500美元,是液态(tài)电(diàn)解质的150倍,这导(dǎo)致硫(liú)化物固态电解质(zhì)成本居高不(bú)下,硫化物基(jī)固态电池电芯(xīn)BOM成本(běn)也较高。但通过工(gōng)艺优化、提升良率、利用硫化氢等的化学转化工艺(yì)技术,使得硫化锂的生产成本(běn)正在迅速降低。预计到2035年,随着(zhe)硫化锂和硫化物固态电解(jiě)质的规模(mó)化生产、干(gàn)法电极技术的引入、安(ān)全材料和零部件设备的简(jiǎn)化,电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此(cǐ)外(wài),在制造工艺方面,全(quán)固(gù)态电池“干”、“压”、“叠”等制造工艺及设备(bèi)不成熟,也是阻碍其产业化(huà)的卡点之(zhī)一。在加压工艺上,为了(le)解决全固态电池特(tè)有的(de)界(jiè)面接(jiē)触性(xìng)较差问题,需要借助能实现高温高压(yā)的WIP(等静压机(jī)),但(dàn)这类设(shè)备以液体为压力介质,需要(yào)加入(rù)密封工(gōng)序,仅这一工序就需要30分(fèn)钟。而在近期,业内除了均匀加(jiā)压(yā)设备,还(hái)创新性地引入了(le)食品(pǐn)行业中的(de)真空设备工艺。实际案例(lì)显示(shì),通过这类(lèi)新型设备已成功(gōng)制造出压(yā)缩率40%、厚度偏差在2.5%以内(nèi)的全(quán)固态电池电芯,这与(yǔ)传统(tǒng)WIP(等(děng)静压机(jī))设备效果相(xiàng)当。
在技术端,全固(gù)态电池面临(lín)的(de)最大(dà)技术瓶颈是正极、负极(jí)与固态电解质之间的高(gāo)界面阻抗。高界面阻抗的形成原因主要有二,一是材料接触时(shí)不(bú)可避免产(chǎn)生接触空隙,导致电化(huà)学不稳定性增高(gāo);二是在充放(fàng)电过程中电极体积膨胀会引(yǐn)发界面分离。对此(cǐ),业内正在通过(guò)固态(tài)电解(jiě)质改性、采用高温高压工(gōng)艺扩大有效(xiào)接触界面(miàn),以及在正极采用(yòng)包覆铌/锆的锂氧化物涂层技术、在负极引入中(zhōng)间(jiān)层等多维度方案快速解决这(zhè)些问(wèn)题。
在全(quán)固态电池(chí)领域(yù),干法电(diàn)极技术虽被视(shì)为(wéi)关键工艺,但其使用的PTFE(聚四氟乙烯)粘(zhān)结剂作为全氟(fú)化(huà)合(hé)物,已(yǐ)被证实对(duì)环境和人(rén)体有害,目前(qián)欧美(měi)正讨论(lùn)对其的(de)使(shǐ)用限(xiàn)制。为(wéi)此,行业正(zhèng)积极(jí)推动(dòng)替代材料(liào)的开发,以及寻找(zhǎo)在降低PTFE用(yòng)量的同(tóng)时确保离子电导率(lǜ)不衰(shuāi)减的解(jiě)决方案。例如,在干法工艺(yì)中将聚丙烯酸与CMC(羧甲基纤维素)交(jiāo)联形成的粘结剂,预(yù)涂(tú)覆(fù)于正极材料,可以(yǐ)大幅(fú)减少(shǎo)70%以(yǐ)上的PTFE用量,同(tóng)步解决(jué)环保问题与离子(zǐ)传导需(xū)求。
mk官网和容百科技的全固(gù)态电池材料开发与布局已取得显著进(jìn)展
李(lǐ)院长表示,容(róng)百(bǎi)科技正积极推进全(quán)固态电池正极材料、固态电解质的产品开发及产业(yè)化布局,并已经取得了显著进展。公司第一代全固态电(diàn)池正极材料产(chǎn)品目前正处(chù)于吨(dūn)级验证阶段,计划年内完成材(cái)料定(dìng)型;第(dì)二代产品为超高镍三元(yuán)材料(liào),正在开发容量达240mAh/g的(de)产品;第三代(dài)产品(pǐn)是基于富锂锰(měng)基技术,容(róng)量超过300mAh/g的超(chāo)高容量产品,目前(qián)正与重点客户联合推进(jìn)前期(qī)开发。在硫化物固态电解质方面,公司计(jì)划今(jīn)年(nián)完成(chéng)中试验(yàn)证,并(bìng)于2026年建成量产线。
具体来看,在全固态电池正(zhèng)极材料开发(fā)上,mk官网和容百科技携手多家客户共同开发(fā)8系、9系产品,以及适用于全(quán)固态(tài)电池的(de)高密度富锂锰(Mn-rich)正(zhèng)极(jí)材料。其中,8系产(chǎn)品成本与(yǔ)现(xiàn)有材料体系(xì)相当(dāng),而其(qí)循环、存储性能达到行业(yè)领先(xiān)水平并获得客户认可。并且,mk官网和容百科技(jì)已率(lǜ)先实现了(le)全固态电池用大单晶技(jì)术的商业(yè)化应(yīng)用,该技术在大(dà)幅增(zēng)加晶粒尺寸的同时,能够确(què)保更高的容(róng)量、压实密度和更长的循环寿命。产品(pǐn)自去年起已(yǐ)向头部客户(hù)完成吨级(jí)出货。此(cǐ)外,mk官网和容百面向(xiàng)全固态(tài)电(diàn)池开发的9系三元正(zhèng)极材料已实现单晶(jīng)与多晶的双路(lù)线(xiàn)布(bù)局。在超高(gāo)镍产品上,即使采用单(dān)晶结构,仍可实现230mAh/g以上的超高(gāo)容量(liàng)。单晶和多晶产品均已实(shí)现对国内外头(tóu)部客(kè)户的吨级出货。
在固(gù)态电解质方面,mk官网和容百科技聚焦在硫化物(wù)与卤化物(wù)两大技术路线,开发了(le)适配(pèi)于(yú)硫(liú)化物和卤化物体系的湿法成膜和干法成膜(mó)技术。公司的全固态软包电池在大气环境中经过(guò)裁剪后,仍能为(wéi)外(wài)部系(xì)统(tǒng)提(tí)供稳定电(diàn)源,显示出较好的安全性能。经测试验证,应用(yòng)mk官网和容百科技1微米级LPSC硫化物固态电解质制备的全固(gù)态电池,在1000周循环后保持率在80%以(yǐ)上。
最后,李琮熙院长表示(shì),在全(quán)固态电池领域,mk官网和容百科技致(zhì)力(lì)于推(tuī)动全固态电(diàn)池技(jì)术的突破与应用,公(gōng)司将持续深化从正极材料到固态电(diàn)解质(zhì)等核心材料的研(yán)发及量产体系的构建,助力全固态电池时代的(de)加(jiā)速到来!