“固態(tài)電池以其高安全性、長壽命和高能量密度等優(yōu)勢備受業(yè)界矚目。不過，全固態(tài)電池在離子電導率、固固界面和循環(huán)性能等方面存在的問題尚未完全解決。”中關村新型電池技術創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長于清教在近日舉行的2024固態(tài)電池產業(yè)生態(tài)圈企業(yè)家峰會上表示。
今年以來，隨著智己汽車L6車型宣布搭載半固態(tài)電池、國軒高科發(fā)布半固態(tài)電池等一系列進展，固態(tài)電池商業(yè)化、產業(yè)化進程成為市場熱點。專家認為，從半固態(tài)向準固態(tài)、全固態(tài)過渡的進程看，當前整條產業(yè)鏈在材料端、工藝端、裝備端等諸多方面仍有難題待解。
產品形態(tài)逐步演化
蔚來150kWh半固態(tài)電池包開始試運行，智己L6車型宣布搭載半固態(tài)電池，國軒高科發(fā)布半固態(tài)電池產品并預計年底實現(xiàn)裝車、明年批量交付……今年以來，多家主機廠或電池廠商宣布半固態(tài)電池技術取得進展，并推動固態(tài)電池產業(yè)化。而低空經(jīng)濟興起，進一步催生了對動力電池更高能量密度、更高安全性的需求。
“市場高度關注固態(tài)電池相關進展。相比傳統(tǒng)鋰電池，固態(tài)電池通過材料創(chuàng)新，用固態(tài)電解質替代原來的電解液，能量密度得到提升，同時安全性也有提高。”清陶（昆山）能源發(fā)展集團股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人、總經(jīng)理李崢表示。
從多家頭部電池廠商與主機廠的“進度表”看，真正實現(xiàn)全固態(tài)電池裝車普遍預期要到2027年左右。寧德時代在近日的投資者調研中表示，如果用技術和制造成熟度作為評價體系（1-9分），公司的全固態(tài)電池研發(fā)項目目前處于4分水平，目標是2027年達到7-8分的水平，有望實現(xiàn)小批量生產全固態(tài)電池。廣汽集團稱，公司固態(tài)電池已經(jīng)取得突破性進展，計劃廣汽埃安將于2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產搭載，旗下昊鉑品牌車型將率先采用。
在全固態(tài)電池產業(yè)化前，半固態(tài)、準固態(tài)電池等過渡性產品將逐步展開應用。國軒高科此前在接受機構調研時表示，公司的全固態(tài)電池目前已實現(xiàn)車規(guī)級電芯制備，半固態(tài)電池已具備產業(yè)化能力。
“2027年之前解決全固態(tài)電池量產所有問題概率很低。因此，前置能解決的問題先解決，能夠率先量產的裝備和工藝先驗證，從半固態(tài)逐漸向全固態(tài)演進。”李崢說。
多個問題亟待解決
盡管近幾年行業(yè)實現(xiàn)很多關鍵技術的突破，但全固態(tài)電池產業(yè)化仍面臨諸多挑戰(zhàn)，包括材料選擇、工藝裝備到后續(xù)的系統(tǒng)集成、整車驗證、熱管理策略等。
以固態(tài)電解質為例，當前的技術路線主要包括氧化物、硫化物、聚合物等，單一種類材料各有優(yōu)缺點。如聚合物加工性較好，聚合物基的全固態(tài)電池已有產業(yè)化先例，但其離子導電率較低，低溫性能差；無機材料工藝兼容性比較差，難以做到致密。“單一的固態(tài)電解質材料難以滿足全固態(tài)電池的要求。我們開展很多探索，希望把氧化物、聚合物包括液態(tài)電解質的優(yōu)勢盡可能兼容。”北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司研發(fā)總監(jiān)徐航宇表示。
蜂巢能源前沿技術研發(fā)總經(jīng)理苗力孝則表示，全固態(tài)電池產業(yè)化的挑戰(zhàn)包含材料成本、膜的制備、電芯制造等。“液態(tài)電池有隔膜，可以對極片進行包裹，避免極片之間錯位導致的短路。而固態(tài)電池沒有隔膜，堆疊電芯的邊緣工藝很難解決。”
從設備角度看，全固態(tài)電池的量產同樣面臨難題。利元亨研究院院長杜義賢表示，以硫化物全固態(tài)電池為例，前段的混料和涂布是核心問題，中段的膠框成型是技術難點，后段高壓化成時壓力均勻性問題也需要解決。
另外，全固態(tài)電池的回收問題同樣需要解決。“相比液態(tài)電池，全固態(tài)電池使用的硫化物、鹵化物遇到空氣中的水會釋放有毒氣體，需要避免對回收人員造成傷害。”苗力孝說。
今年以來，隨著智己汽車L6車型宣布搭載半固態(tài)電池、國軒高科發(fā)布半固態(tài)電池等一系列進展，固態(tài)電池商業(yè)化、產業(yè)化進程成為市場熱點。專家認為，從半固態(tài)向準固態(tài)、全固態(tài)過渡的進程看，當前整條產業(yè)鏈在材料端、工藝端、裝備端等諸多方面仍有難題待解。
產品形態(tài)逐步演化
蔚來150kWh半固態(tài)電池包開始試運行，智己L6車型宣布搭載半固態(tài)電池，國軒高科發(fā)布半固態(tài)電池產品并預計年底實現(xiàn)裝車、明年批量交付……今年以來，多家主機廠或電池廠商宣布半固態(tài)電池技術取得進展，并推動固態(tài)電池產業(yè)化。而低空經(jīng)濟興起，進一步催生了對動力電池更高能量密度、更高安全性的需求。
“市場高度關注固態(tài)電池相關進展。相比傳統(tǒng)鋰電池，固態(tài)電池通過材料創(chuàng)新，用固態(tài)電解質替代原來的電解液，能量密度得到提升，同時安全性也有提高。”清陶（昆山）能源發(fā)展集團股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人、總經(jīng)理李崢表示。
從多家頭部電池廠商與主機廠的“進度表”看，真正實現(xiàn)全固態(tài)電池裝車普遍預期要到2027年左右。寧德時代在近日的投資者調研中表示，如果用技術和制造成熟度作為評價體系（1-9分），公司的全固態(tài)電池研發(fā)項目目前處于4分水平，目標是2027年達到7-8分的水平，有望實現(xiàn)小批量生產全固態(tài)電池。廣汽集團稱，公司固態(tài)電池已經(jīng)取得突破性進展，計劃廣汽埃安將于2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池量產搭載，旗下昊鉑品牌車型將率先采用。
在全固態(tài)電池產業(yè)化前，半固態(tài)、準固態(tài)電池等過渡性產品將逐步展開應用。國軒高科此前在接受機構調研時表示，公司的全固態(tài)電池目前已實現(xiàn)車規(guī)級電芯制備，半固態(tài)電池已具備產業(yè)化能力。
“2027年之前解決全固態(tài)電池量產所有問題概率很低。因此，前置能解決的問題先解決，能夠率先量產的裝備和工藝先驗證，從半固態(tài)逐漸向全固態(tài)演進。”李崢說。
多個問題亟待解決
盡管近幾年行業(yè)實現(xiàn)很多關鍵技術的突破，但全固態(tài)電池產業(yè)化仍面臨諸多挑戰(zhàn)，包括材料選擇、工藝裝備到后續(xù)的系統(tǒng)集成、整車驗證、熱管理策略等。
以固態(tài)電解質為例，當前的技術路線主要包括氧化物、硫化物、聚合物等，單一種類材料各有優(yōu)缺點。如聚合物加工性較好，聚合物基的全固態(tài)電池已有產業(yè)化先例，但其離子導電率較低，低溫性能差；無機材料工藝兼容性比較差，難以做到致密。“單一的固態(tài)電解質材料難以滿足全固態(tài)電池的要求。我們開展很多探索，希望把氧化物、聚合物包括液態(tài)電解質的優(yōu)勢盡可能兼容。”北京衛(wèi)藍新能源科技有限公司研發(fā)總監(jiān)徐航宇表示。
蜂巢能源前沿技術研發(fā)總經(jīng)理苗力孝則表示，全固態(tài)電池產業(yè)化的挑戰(zhàn)包含材料成本、膜的制備、電芯制造等。“液態(tài)電池有隔膜，可以對極片進行包裹，避免極片之間錯位導致的短路。而固態(tài)電池沒有隔膜，堆疊電芯的邊緣工藝很難解決。”
從設備角度看，全固態(tài)電池的量產同樣面臨難題。利元亨研究院院長杜義賢表示，以硫化物全固態(tài)電池為例，前段的混料和涂布是核心問題，中段的膠框成型是技術難點，后段高壓化成時壓力均勻性問題也需要解決。
另外，全固態(tài)電池的回收問題同樣需要解決。“相比液態(tài)電池，全固態(tài)電池使用的硫化物、鹵化物遇到空氣中的水會釋放有毒氣體，需要避免對回收人員造成傷害。”苗力孝說。
