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容百集團(tuán)研發(fā)體系總裁李琮熙出席中國電動(dòng)汽車百人會論壇(2025)并發(fā)表主題演講

2025-04-03

3月28日至3月30日,中國電動(dòng)汽車百人會論壇(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)勢而備受市場關(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)?;瘧?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)器人市場而言,預(yù)計(jì)到2032年該市場的規(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)?;a(chǎn)、干法電極技術(shù)的引入、安全材料和零部件設(shè)備的簡化,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引發(fā)界面分離。對此,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)對環(huán)境和人體有害,目前歐美正討論對其的使用限制。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)對國內(nèi)外頭部客戶的噸級出貨。

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)測試驗(yàn)證,應(yīng)用容百科技1微米級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!

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