中國粉體網(wǎng)訊 近年來,固態(tài)電池?zé)岫瘸掷m(xù)提升,其發(fā)展得益于政策支持、科研突破、企業(yè)布局及市場需求的共同推動,已成為下一代動力電池的核心方向。電池產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè),紛紛將目光瞄準(zhǔn)固態(tài)電池,更有多家企業(yè)跨行押注固態(tài)電池。
首先,我們先了解什么是固態(tài)電池?
固態(tài)電池的工作原理與液態(tài)鋰電池相似,固態(tài)電池主要由正極、負(fù)極以及固態(tài)電解質(zhì)組成,最本質(zhì)區(qū)別是將液態(tài)電池的電解液與隔膜替換成固態(tài)電解質(zhì)。
中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《全固態(tài)電池判定方法》(T/CSAE 434-2025),首次明確了“全固態(tài)電池”定義,要求離子傳遞完全通過固體電解質(zhì)實現(xiàn),與混合固液電解質(zhì)電池形成嚴(yán)格技術(shù)分界。該標(biāo)準(zhǔn)通過測算液態(tài)物質(zhì)含量來判定全固態(tài)電池,為全固態(tài)電池及混合固液電池提供界定方法。按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,被測樣品通過破口目視檢測(無液體滲出)定性排除顯性液態(tài)殘留,再通過120℃真空干燥6小時后的失重率<1%的定量檢測(失重率是指在特定條件下,樣品失去的質(zhì)量與初始質(zhì)量的比值),則判定為全固態(tài)電池。
根據(jù)電解質(zhì)的不同,固態(tài)電解質(zhì)主要可分為聚合物固態(tài)電解質(zhì)和無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)。聚合物固態(tài)電解質(zhì)的代表性體系是聚環(huán)氧乙烷(PEO),其在離子傳導(dǎo)性和柔韌性方面表現(xiàn)良好。而無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)則包括氧化物、硫化物和鹵化物等不同類型,這些材料通常具有更高的離子導(dǎo)電性和更好的熱穩(wěn)定性,適用于高性能固態(tài)電池的應(yīng)用。
從產(chǎn)業(yè)鏈來看,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈上游為基礎(chǔ)材料及設(shè)備,包括原材料礦產(chǎn)、電芯材料以及生產(chǎn)設(shè)備;中游為電池包加工制備,包括電池封裝集成、電源管理系統(tǒng)方案設(shè)計;下游為應(yīng)用領(lǐng)域,包括新能源汽車、消費電子、儲能、電動工具等。
其次,我們再了解固態(tài)電池的可行性。
目前,行業(yè)討論比較多的是材料體系的難題。電芯制造的難題主要是如何匹配現(xiàn)有液態(tài)電池產(chǎn)線,如何打通全固態(tài)電池工藝路線,如何提升全固態(tài)電池制造良率等。產(chǎn)品應(yīng)用的難題則表現(xiàn)在如何為電芯提供足夠的緊力,如何調(diào)整熱管理系統(tǒng)及策略,以及如何提高質(zhì)量/體積成組率等。另外,研發(fā)全固態(tài)電池最終要走向商業(yè)化,這意味著電池不僅要性能出色,經(jīng)濟(jì)性更要突出,然而固態(tài)電池的經(jīng)濟(jì)性還不樂觀。
目前,在全固態(tài)電池領(lǐng)域有多條技術(shù)路線齊頭并進(jìn),然而,各路線當(dāng)下都有難以克服的難題。哪條路線會最終突出重圍?或者有沒有更好的方式充分利用現(xiàn)有的技術(shù)路線成果?
氧化物路線的量產(chǎn)能力、空氣穩(wěn)定性較高,但是接觸電阻、對鋰穩(wěn)定性都比較弱;聚合物路線界面接觸較好,也容易加工,但其導(dǎo)電率、穩(wěn)定性等難題需要攻克;鹵化物的界面接觸性也比較好,但電化學(xué)穩(wěn)定性需要解決,加工難度大;硫化物路線是目前國內(nèi)外比較看好的路線,具有高離子電導(dǎo)率、良好的界面相容性,但其安全性及成本等問題一直是困擾其發(fā)展的難題。
中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊認(rèn)為,固態(tài)電池的任何一種材料體系都存在短板,體系融合是電解質(zhì)性能提升的必然選擇,復(fù)合路線正成為行業(yè)統(tǒng)一的探索方向。
在難題攻克方面,南都電源通過電解質(zhì)三明治結(jié)構(gòu)設(shè)計和電極表面原位成膜技術(shù),大幅改善了固態(tài)電解質(zhì)與電極的界面接觸性能,降低電芯內(nèi)阻,破解“固固界面”難題,有效提升了全固態(tài)電池的循環(huán)壽命、倍率性能等;馬騁教授開發(fā)了一種新型硫化物固態(tài)電解質(zhì),實現(xiàn)了其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)所無法達(dá)到的極其低廉、適合商業(yè)化的成本;崔光磊研究員采用復(fù)合路線,固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率得到提升,實現(xiàn)室溫60℃~100℃下1500C的高倍率性能……
對于固態(tài)電池的量產(chǎn),業(yè)內(nèi)專家學(xué)者、企業(yè)等都是有信心的。中國科學(xué)院院士歐陽明高曾表示,2025年年底或者明年,全固態(tài)電池應(yīng)該會有一些裝車的測試,2027年應(yīng)該規(guī)模就會比較大了,但是它還處在裝車示范驗證的階段,到2030年之前,應(yīng)該會形成量產(chǎn)化產(chǎn)品。
最后,我們看一看固態(tài)電池的發(fā)展現(xiàn)狀。
在國家政策鼓勵發(fā)展的背景下,市場上涌現(xiàn)出一批具有強(qiáng)大創(chuàng)新能力和高技術(shù)水平的企業(yè),這些企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)工藝改進(jìn)和市場拓展方面取得了顯著成效。從固態(tài)電池的專利數(shù)量來看,長安汽車、寧德時代和廣汽集團(tuán)目前在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。這些企業(yè)的積極創(chuàng)新和技術(shù)積累,為新能源汽車的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
據(jù)行業(yè)相關(guān)人士透露,2025年1-4月,國內(nèi)固態(tài)電池行業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃規(guī)模已超過50GWh,擬投資總額約150億元。產(chǎn)品端,行業(yè)內(nèi)大容量(50Ah以上)全固態(tài)電芯逐步通過研發(fā)測試,后續(xù)中試及裝車測試將陸續(xù)展開。行業(yè)全固態(tài)電池有望于2025年年底實現(xiàn)產(chǎn)品定型,2026年逐步驗車測試,2027年產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入規(guī);当倦A段。
近期,多家企業(yè)密集宣布訂單簽約或量產(chǎn)進(jìn)度,更有固態(tài)電池量產(chǎn)線建成并投入生產(chǎn)的消息。僅在2025年CIBF展會上,就有超過30家企業(yè)發(fā)布了固態(tài)電池新品或品牌。
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,截至2025年4月,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)數(shù)量已超過280家,累計規(guī)劃產(chǎn)能突破450GWh,這意味著產(chǎn)業(yè)生態(tài)初具規(guī)模。
信息來源:
固態(tài)電池研發(fā)走向多路線融合.中國汽車報
固態(tài)電池量產(chǎn)計劃密集發(fā)布,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速.證券日報
固態(tài)電池研發(fā)面臨多重技術(shù)考驗.經(jīng)濟(jì)參考報
《全固態(tài)電池判定方法》.中國汽車工程學(xué)會
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡)
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