3月28日(rì)至3月30日,中国电动汽车百(bǎi)人(rén)会论坛(2025)在京盛大召开。本(běn)次论坛以“夯实电动化 推进智能化 实(shí)现(xiàn)高(gāo)质量发展(zhǎn)”为(wéi)主(zhǔ)题,汇聚了(le)来自政府(fǔ)、汽(qì)车、能源、交通等多个领域的代表,共同探讨汽车产业的(de)未来发展方向(xiàng)与技术(shù)创新(xīn)路径。
XPJ和容百集团研发体系总裁兼中央研究(jiū)院院长李琮(cóng)熙受邀出席,并在动力(lì)电池论坛上发表题(tí)为(wéi)《全固态电池产业化技(jì)术进展》的(de)主题演讲。会上,李琮(cóng)熙院长深入分析了全固态电池技术的发展现状及(jí)其在未来(lái)新能源汽车领(lǐng)域(yù)以及新(xīn)兴行业中的重要(yào)性,并分享了XPJ和容百科技在全固态(tài)电(diàn)池方面的最新研究成(chéng)果和技术突破。
全(quán)固态(tài)电池是新兴领域发展的(de)关键(jiàn)动力(lì),市场前(qián)景广阔(kuò)
李院(yuàn)长(zhǎng)表示(shì),全固态(tài)电池因其突破现有锂离(lí)子电池(chí)技术壁垒的潜力及多重(chóng)优势而备受(shòu)市场关注。凭借高安全(quán)性、高能量密度(dù)、长循(xún)环寿命与宽温域应用等显著优点(diǎn),全固态电(diàn)池(chí)广泛适用于电动飞机、eVTOL(电动垂直(zhí)起降飞行器(qì))及动力(lì)电(diàn)池等领域,市场前(qián)景广阔。随着这些新兴行业的高速发展,未来全固态电池有望成为推动新(xīn)兴领域(yù)突破的关键动力来源。
目(mù)前(qián),半固态(tài)电池(chí)已实现装车应用(yòng),预计2025年其需求量(liàng)将(jiāng)达到5GWh,2030年(nián)需(xū)求量将达(dá)到100GWh;全固态电池有望在(zài)2027年实现小批量装车,并于2030年开(kāi)始(shǐ)规模化应用,届(jiè)时(shí)预计需求量将达到3GWh。特别是在自动驾驶电动汽车、城市空中交通(UAM)以及人形(xíng)机(jī)器人市场中,全固态电(diàn)池凭借其(qí)更(gèng)高的能量密度和(hé)安(ān)全性,将成(chéng)为关键赋能技术。仅人形(xíng)机器人市场而言(yán),预计到(dào)2032年该(gāi)市场的规模将达到约660亿美元,这预示着(zhe)全固态(tài)电池可(kě)能重塑(sù)二次电池行业的游戏规则。
全固态电池的成本压力和技术瓶颈正在逐渐缓解(jiě)
李院长(zhǎng)指出,尽(jìn)管(guǎn)全固态电池被认(rèn)为能够解决当前锂离(lí)子电池的缺陷,但其在(zài)成(chéng)本(běn)压力和技术瓶颈方面(miàn)面临(lín)挑战。然(rán)而,随着硫化物(wù)固态(tài)电解质的成本因生产工艺优(yōu)化和规模化生(shēng)产而显著降低,以(yǐ)及(jí)通过创新制(zhì)造工艺解决界面(miàn)接触问题,这些障碍正(zhèng)逐渐被克服。
在成本端,目前固(gù)态电解质尚未实现工业(yè)化批量制备(bèi),且对电池(chí)制造的环境要求较高,最终导致固态电池成本(běn)较高,限(xiàn)制了全固态电池的产业化进程(chéng)。硫化物固态电解质的关(guān)键原料——硫化锂的价格在(zài)几年(nián)前高达每千克(kè)1500美元(yuán),是液(yè)态电(diàn)解质的150倍,这导致硫化物固态(tài)电解质(zhì)成本(běn)居高不下,硫化(huà)物基固态电池电芯BOM成本也较高。但通过工艺优化、提升良率、利用硫化氢等的化学(xué)转化工艺技术(shù),使得硫化锂的生产成本正在迅速(sù)降低。预(yù)计到2035年(nián),随着(zhe)硫化锂和硫化物固态电(diàn)解质的规模化生产(chǎn)、干(gàn)法电极技术的引(yǐn)入、安全材料和零部件设备的(de)简化,电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外,在制造工艺方面,全固态电池“干”、“压”、“叠”等制造工(gōng)艺及设备不成熟,也(yě)是阻碍其产(chǎn)业化的卡点之一。在(zài)加压工艺上(shàng),为了解决全固态电池特有的界面接触性(xìng)较差(chà)问题,需要(yào)借助能实现高(gāo)温高压的WIP(等静(jìng)压机),但这类设备以液体为压(yā)力(lì)介质,需要加入(rù)密封工序,仅这一工(gōng)序(xù)就(jiù)需要30分钟。而在近期,业内除了均匀加压设备,还创新性地引入了食品行(háng)业中的真空设备工艺。实际案例显示(shì),通过这类(lèi)新型设备已成功制造出压缩率40%、厚(hòu)度偏差(chà)在2.5%以内的全固态电池电芯,这与传统WIP(等静压机)设备(bèi)效果相当。
在技术端(duān),全固态电池(chí)面(miàn)临的最大技术(shù)瓶颈是(shì)正极、负极(jí)与固态电解质(zhì)之间(jiān)的(de)高界面阻抗。高界面阻抗(kàng)的形成(chéng)原因主(zhǔ)要有二(èr),一是材料接触时不可避免产生(shēng)接触(chù)空隙,导致(zhì)电化学不(bú)稳定性增高;二是(shì)在充放电过(guò)程中电极(jí)体积膨胀会引发界(jiè)面分离。对此,业内正在通过固态电解质改性、采用高温高压工艺扩大有效接触界面,以及(jí)在正极采(cǎi)用(yòng)包覆铌/锆的锂氧化物涂层技术、在负极引入中间层等多维度方案快速解决这些问(wèn)题。
在全固态电池(chí)领域(yù),干(gàn)法电极技(jì)术虽被视(shì)为关键工艺(yì),但其使用的PTFE(聚四氟(fú)乙烯(xī))粘(zhān)结剂作(zuò)为全氟化合(hé)物,已被证实(shí)对环境和人体有害,目前欧(ōu)美正讨论对其的使用(yòng)限制。为此,行(háng)业正积(jī)极(jí)推动(dòng)替代(dài)材料的开发,以及(jí)寻找在降低(dī)PTFE用量的同时确保离子(zǐ)电导率不衰减的解决方案。例如,在干法工艺(yì)中将聚丙烯酸(suān)与CMC(羧(suō)甲基(jī)纤维素)交联形(xíng)成的粘结(jié)剂,预涂(tú)覆于正极(jí)材料,可以大幅减(jiǎn)少70%以上(shàng)的PTFE用量,同步解决环保问(wèn)题与离子传导需求。
XPJ和容百科技的全固态电(diàn)池材料开发与布局已取得显(xiǎn)著进展
李(lǐ)院长表示,XPJ和容百科技正积极推进(jìn)全固态电(diàn)池正极(jí)材料(liào)、固态电解质的产品(pǐn)开发及产业化布局,并已经取得了显(xiǎn)著(zhe)进展。公司第一(yī)代全(quán)固态电池(chí)正极材料产品(pǐn)目前正处于吨级验证阶段,计划年内完成材料定型;第二代(dài)产品为超高镍三元材(cái)料(liào),正在开发容量达240mAh/g的产品;第三代产品是基(jī)于(yú)富锂锰基技术,容(róng)量超过300mAh/g的超高容量产品,目前正与重(chóng)点客(kè)户联合推进前期开发。在硫化物固(gù)态电解质方面,公(gōng)司计划今年完成中(zhōng)试验证,并于2026年(nián)建成量产线(xiàn)。
具体来看,在(zài)全固态电池正极材料(liào)开发上,XPJ和容百科技携手多家客户共同开发8系、9系产品(pǐn),以及适用(yòng)于全固态电(diàn)池的高密度富(fù)锂锰(Mn-rich)正极材料。其中,8系产品(pǐn)成本与现有材料体系相(xiàng)当,而其(qí)循环、存储性(xìng)能达到行业领先水平并获得客户认可。并且(qiě),XPJ和容百科技已率先实现了全固(gù)态电池(chí)用大单晶技术的商业化应用(yòng),该技术在大幅增加(jiā)晶粒尺寸的(de)同时,能够确保更高(gāo)的(de)容量、压实密度和更长(zhǎng)的循环(huán)寿(shòu)命。产(chǎn)品自(zì)去年起已向头部客户完成吨级出(chū)货。此外,XPJ和容百面向全固态电(diàn)池(chí)开发的9系三(sān)元正(zhèng)极材料(liào)已实现单晶与(yǔ)多晶的双路线布局。在超高镍产品上,即使采用单(dān)晶结构,仍可实现230mAh/g以上(shàng)的(de)超(chāo)高容量。单晶和多晶(jīng)产(chǎn)品(pǐn)均已实现对(duì)国内外头部客户的吨级出货。
在固态电解质方面(miàn),容(róng)百科(kē)技聚焦在硫化物与卤化物两大技术路线(xiàn),开发了适配于硫化(huà)物和卤(lǔ)化物体系的湿法成膜和干法成膜技术(shù)。公(gōng)司的全固态软包电池在大气环境(jìng)中经过裁剪后,仍能为外部系统提供稳定电源(yuán),显示出较好的安全性(xìng)能。经测试验证,应(yīng)用容(róng)百科技1微米级LPSC硫(liú)化物固(gù)态电解(jiě)质制备的全固(gù)态电池(chí),在1000周循环(huán)后(hòu)保持率在80%以上。
最后,李琮(cóng)熙院长表示,在全固态电(diàn)池领域,XPJ和容百科技致力于推动全固态电池技术(shù)的突破与应用,公司将持(chí)续深化(huà)从正(zhèng)极(jí)材料(liào)到固态电解质等核(hé)心材料的研发及量产体系的构(gòu)建,助力全固态电池时(shí)代的加速到来!