3月28日至3月30日，中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2025）在京盛大召開。本次論壇以“夯實(shí)電動(dòng)化 推進(jìn)智能化 實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展”為主題，匯聚了來自政府、汽車、能源、交通等多個(gè)領(lǐng)域的代表，共同探討汽車產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展方向與技術(shù)創(chuàng)新路徑。
容百集團(tuán)研發(fā)體系總裁兼中央研究院院長李琮熙受邀出席，并在動(dòng)力電池論壇上發(fā)表題為《全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進(jìn)展》的主題演講。會(huì)上，李琮熙院長深入分析了全固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在未來新能源汽車領(lǐng)域以及新興行業(yè)中的重要性，并分享了容百科技在全固態(tài)電池方面的最新研究成果和技術(shù)突破。
全固態(tài)電池是新興領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力，市場(chǎng)前景廣闊
李院長表示，全固態(tài)電池因其突破現(xiàn)有鋰離子電池技術(shù)壁壘的潛力及多重優(yōu)勢(shì)而備受市場(chǎng)關(guān)注。憑借高安全性、高能量密度、長循環(huán)壽命與寬溫域應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，全固態(tài)電池廣泛適用于電動(dòng)飛機(jī)、eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）及動(dòng)力電池等領(lǐng)域，市場(chǎng)前景廣闊。隨著這些新興行業(yè)的高速發(fā)展，未來全固態(tài)電池有望成為推動(dòng)新興領(lǐng)域突破的關(guān)鍵動(dòng)力來源。
目前，半固態(tài)電池已實(shí)現(xiàn)裝車應(yīng)用，預(yù)計(jì)2025年其需求量將達(dá)到5GWh，2030年需求量將達(dá)到100GWh；全固態(tài)電池有望在2027年實(shí)現(xiàn)小批量裝車，并于2030年開始規(guī)模化應(yīng)用，屆時(shí)預(yù)計(jì)需求量將達(dá)到3GWh。特別是在自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車、城市空中交通（UAM）以及人形機(jī)器人市場(chǎng)中，全固態(tài)電池憑借其更高的能量密度和安全性，將成為關(guān)鍵賦能技術(shù)。僅人形機(jī)器人市場(chǎng)而言，預(yù)計(jì)到2032年該市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到約660億美元，這預(yù)示著全固態(tài)電池可能重塑二次電池行業(yè)的游戲規(guī)則。
全固態(tài)電池的成本壓力和技術(shù)瓶頸正在逐漸緩解
李院長指出，盡管全固態(tài)電池被認(rèn)為能夠解決當(dāng)前鋰離子電池的缺陷，但其在成本壓力和技術(shù)瓶頸方面面臨挑戰(zhàn)。然而，隨著硫化物固態(tài)電解質(zhì)的成本因生產(chǎn)工藝優(yōu)化和規(guī)?；a(chǎn)而顯著降低，以及通過創(chuàng)新制造工藝解決界面接觸問題，這些障礙正逐漸被克服。
在成本端，目前固態(tài)電解質(zhì)尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量制備，且對(duì)電池制造的環(huán)境要求較高，最終導(dǎo)致固態(tài)電池成本較高，限制了全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。硫化物固態(tài)電解質(zhì)的關(guān)鍵原料——硫化鋰的價(jià)格在幾年前高達(dá)每千克1500美元，是液態(tài)電解質(zhì)的150倍，這導(dǎo)致硫化物固態(tài)電解質(zhì)成本居高不下，硫化物基固態(tài)電池電芯BOM成本也較高。但通過工藝優(yōu)化、提升良率、利用硫化氫等的化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)，使得硫化鋰的生產(chǎn)成本正在迅速降低。預(yù)計(jì)到2035年，隨著硫化鋰和硫化物固態(tài)電解質(zhì)的規(guī)模化生產(chǎn)、干法電極技術(shù)的引入、安全材料和零部件設(shè)備的簡(jiǎn)化，電芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
此外，在制造工藝方面，全固態(tài)電池“干”、“壓”、“疊”等制造工藝及設(shè)備不成熟，也是阻礙其產(chǎn)業(yè)化的卡點(diǎn)之一。在加壓工藝上，為了解決全固態(tài)電池特有的界面接觸性較差問題，需要借助能實(shí)現(xiàn)高溫高壓的WIP（等靜壓機(jī)）,但這類設(shè)備以液體為壓力介質(zhì)，需要加入密封工序，僅這一工序就需要30分鐘。而在近期，業(yè)內(nèi)除了均勻加壓設(shè)備，還創(chuàng)新性地引入了食品行業(yè)中的真空設(shè)備工藝。實(shí)際案例顯示，通過這類新型設(shè)備已成功制造出壓縮率40%、厚度偏差在2.5%以內(nèi)的全固態(tài)電池電芯，這與傳統(tǒng)WIP（等靜壓機(jī)）設(shè)備效果相當(dāng)。
在技術(shù)端，全固態(tài)電池面臨的最大技術(shù)瓶頸是正極、負(fù)極與固態(tài)電解質(zhì)之間的高界面阻抗。高界面阻抗的形成原因主要有二，一是材料接觸時(shí)不可避免產(chǎn)生接觸空隙，導(dǎo)致電化學(xué)不穩(wěn)定性增高；二是在充放電過程中電極體積膨脹會(huì)引發(fā)界面分離。對(duì)此，業(yè)內(nèi)正在通過固態(tài)電解質(zhì)改性、采用高溫高壓工藝擴(kuò)大有效接觸界面，以及在正極采用包覆鈮/鋯的鋰氧化物涂層技術(shù)、在負(fù)極引入中間層等多維度方案快速解決這些問題。
在全固態(tài)電池領(lǐng)域，干法電極技術(shù)雖被視為關(guān)鍵工藝，但其使用的PTFE（聚四氟乙烯）粘結(jié)劑作為全氟化合物，已被證實(shí)對(duì)環(huán)境和人體有害，目前歐美正討論對(duì)其的使用限制。為此，行業(yè)正積極推動(dòng)替代材料的開發(fā)，以及尋找在降低PTFE用量的同時(shí)確保離子電導(dǎo)率不衰減的解決方案。例如，在干法工藝中將聚丙烯酸與CMC（羧甲基纖維素）交聯(lián)形成的粘結(jié)劑，預(yù)涂覆于正極材料，可以大幅減少70%以上的PTFE用量，同步解決環(huán)保問題與離子傳導(dǎo)需求。
容百科技的全固態(tài)電池材料開發(fā)與布局已取得顯著進(jìn)展
李院長表示，容百科技正積極推進(jìn)全固態(tài)電池正極材料、固態(tài)電解質(zhì)的產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化布局，并已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展。公司第一代全固態(tài)電池正極材料產(chǎn)品目前正處于噸級(jí)驗(yàn)證階段，計(jì)劃年內(nèi)完成材料定型；第二代產(chǎn)品為超高鎳三元材料，正在開發(fā)容量達(dá)240mAh/g的產(chǎn)品；第三代產(chǎn)品是基于富鋰錳基技術(shù)，容量超過300mAh/g的超高容量產(chǎn)品，目前正與重點(diǎn)客戶聯(lián)合推進(jìn)前期開發(fā)。在硫化物固態(tài)電解質(zhì)方面，公司計(jì)劃今年完成中試驗(yàn)證，并于2026年建成量產(chǎn)線。
具體來看，在全固態(tài)電池正極材料開發(fā)上，容百科技攜手多家客戶共同開發(fā)8系、9系產(chǎn)品，以及適用于全固態(tài)電池的高密度富鋰錳（Mn-rich）正極材料。其中，8系產(chǎn)品成本與現(xiàn)有材料體系相當(dāng)，而其循環(huán)、存儲(chǔ)性能達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平并獲得客戶認(rèn)可。并且，容百科技已率先實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)電池用大單晶技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，該技術(shù)在大幅增加晶粒尺寸的同時(shí)，能夠確保更高的容量、壓實(shí)密度和更長的循環(huán)壽命。產(chǎn)品自去年起已向頭部客戶完成噸級(jí)出貨。此外，容百面向全固態(tài)電池開發(fā)的9系三元正極材料已實(shí)現(xiàn)單晶與多晶的雙路線布局。在超高鎳產(chǎn)品上，即使采用單晶結(jié)構(gòu)，仍可實(shí)現(xiàn)230mAh/g以上的超高容量。單晶和多晶產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)對(duì)國內(nèi)外頭部客戶的噸級(jí)出貨。
在固態(tài)電解質(zhì)方面，容百科技聚焦在硫化物與鹵化物兩大技術(shù)路線，開發(fā)了適配于硫化物和鹵化物體系的濕法成膜和干法成膜技術(shù)。公司的全固態(tài)軟包電池在大氣環(huán)境中經(jīng)過裁剪后，仍能為外部系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源，顯示出較好的安全性能。經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證，應(yīng)用容百科技1微米級(jí)LPSC硫化物固態(tài)電解質(zhì)制備的全固態(tài)電池，在1000周循環(huán)后保持率在80%以上。
最后，李琮熙院長表示，在全固態(tài)電池領(lǐng)域，容百科技致力于推動(dòng)全固態(tài)電池技術(shù)的突破與應(yīng)用，公司將持續(xù)深化從正極材料到固態(tài)電解質(zhì)等核心材料的研發(fā)及量產(chǎn)體系的構(gòu)建，助力全固態(tài)電池時(shí)代的加速到來！
