券商中國
安毅
2025-05-31 21:14
得固態(tài)者得未來，驅(qū)使車企和電池廠商加碼固態(tài)電池技術(shù)競賽,。
今年4月,，工信部發(fā)布史上最嚴(yán)動力電池“安全令”,，“不起火,、不爆炸”等強(qiáng)制性要求將固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化從行業(yè)動能上升到安全底線,。
截至目前,，多家整車企業(yè),、電池廠商,、初創(chuàng)公司,、材料廠商宣布了在固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)突破。多家企業(yè)定于2025年啟動樣車開發(fā),、上車驗(yàn)證,，并將在2027年啟動小批量生產(chǎn)，在2030年左右開啟商業(yè)化進(jìn)程,。
5月17日,，國軒高科（SZ002074，股價23.10元,，市值416.5億元）在2025全球科技大會上宣布,，公司在準(zhǔn)固態(tài)電池和全固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展上取得突破。在產(chǎn)業(yè)化路線上,，國軒高科采取了全固態(tài)與準(zhǔn)固態(tài)雙路線并行的策略,。
“三元（電池）來臨的時候，我們有技術(shù)但沒有大膽地推出,，因?yàn)閲幰恢毕氚央姵刈龅冒踩?，我們錯過了那個機(jī)會。當(dāng)半固態(tài)和全固態(tài)技術(shù)來臨的時候,，董事長重新評估了技術(shù)路線,，不論哪種，都可以把三元的短處補(bǔ)上,，可以兼容長續(xù)航,、高安全。這種情況下,，董事長前幾年大力地布局,，兩條路線都要走?！?月17日,，國軒高科首席科學(xué)家朱星寶在接受包括《每日經(jīng)濟(jì)新聞》在內(nèi)的媒體采訪時表示。
“兩條路線都要走”
通常而言,，磷酸鐵鋰電池的能量密度在100~160Wh/kg（瓦時每千克）之間,，三元鋰電池在150~350Wh/kg之間，固態(tài)電池則在400~900Wh/kg之間,。能量密度上限決定了電池的續(xù)航里程,，當(dāng)電池性能達(dá)到物理上的天花板時，往固態(tài),、半固態(tài)發(fā)展則是必然趨勢,，而這樣的電池應(yīng)用范圍更廣，不僅可以應(yīng)用在車上,，還可應(yīng)用在eVTOL（電動垂直起降飛行器）,、人形機(jī)器人,、儲能等新領(lǐng)域。
目前,，固態(tài)電池技術(shù)主要分為半固態(tài)和全固態(tài)兩種路線,。半固態(tài)電池以氧化物電解質(zhì)為主，量產(chǎn)能力較強(qiáng),，但能量密度提升空間有限,；全固態(tài)電池則以硫化物電解質(zhì)為代表，性能優(yōu)越,，但工藝復(fù)雜且成本高昂,。例如豐田、寧德時代,、比亞迪等選擇走硫化物路線,，衛(wèi)藍(lán)新能源、清陶能源等走氧化物,、鹵化物等路線,。
需要指出，固態(tài)電池相較于傳統(tǒng)液態(tài)電池,，具有更高的能量密度和安全性能等顯著優(yōu)勢,，從工藝優(yōu)化和持續(xù)降本等方面不斷推動其商業(yè)化落地，這個過程和進(jìn)展值得市場持續(xù)關(guān)注和期待,。
從行業(yè)整體來看，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程受到三大瓶頸制約：一是固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率低,，導(dǎo)致電池性能受限,；二是固固界面接觸穩(wěn)定性差，影響電池壽命,；三是材料成本高昂,。
在提高離子導(dǎo)電率、固固界面穩(wěn)定性上,，業(yè)內(nèi)企業(yè)在馬不停蹄地向前推進(jìn),，爭取再快人一步。
據(jù)朱星寶判斷,，在接下來的五年內(nèi),，半固態(tài)電池將迅速崛起并占據(jù)市場主導(dǎo)地位。相較之下,，全固態(tài)電池尚處于成長初期,，需要給予其一定的時間和空間來發(fā)展。當(dāng)下對全固態(tài)電池抱有過高期待并不現(xiàn)實(shí),，鋰離子電池發(fā)展了三四十年才達(dá)到如今的水平,，而全固態(tài)電池才剛剛起步,，不應(yīng)過早對其提出過高要求。
“國軒高科之所以同時布局半固態(tài)和全固態(tài)兩條技術(shù)路線,，正是出于這樣的考量,。半固態(tài)電池在短期內(nèi)能夠快速推向市場，而全固態(tài)電池則作為長期戰(zhàn)略儲備,，擁有廣闊的成長空間,。通過這次的技術(shù)拉練，我們驗(yàn)證了團(tuán)隊(duì)在兩條路線上的實(shí)力與韌性,?！敝煨菍氄f。
半固態(tài)電池“先行”
據(jù)記者了解,，G垣準(zhǔn)固態(tài)電池能量密度在300Wh/kg以上,，電池的體積能量密度在720Wh/L（瓦時每升）以上，電芯壽命達(dá)到10年50萬公里,。4~6C的充放電倍率,，可為D級及以上純電動汽車提供1000公里以上長續(xù)航能力。該電池通過了3毫米針刺測試,，針刺過后電池在再生狀態(tài)下繼續(xù)安全放電,，放出容量為此前的96.8%。
據(jù)朱星寶介紹,，這款高鎳,、高硅、高比能電池攻克了多項(xiàng)電池關(guān)鍵技術(shù),。其一,，對固態(tài)電解質(zhì)的創(chuàng)新。傳統(tǒng)液態(tài)電池通過浸潤電解液實(shí)現(xiàn)對離子的傳導(dǎo),，但隔膜本身不具備離子導(dǎo)電能力,。而國軒高科采用閉孔固態(tài)電解質(zhì)，擁有較高的離子傳導(dǎo)能力,，離子遷移數(shù)幾近于100%理論上限,，而液態(tài)電解質(zhì)僅有0.3~0.4。
其二,，針對硅基負(fù)極體積膨脹問題,，提出了體積自適應(yīng)方案。傳統(tǒng)而言,，硅基材料體積膨脹可達(dá)到300%,，易造成大量的界面分裂。國軒高科可以實(shí)現(xiàn)界面原子級咬合,，讓硅基負(fù)極材料限制膨脹在25%以內(nèi),，并在硅表面采用一整套SEI（固態(tài)電解質(zhì)界面膜）原位修復(fù)技術(shù)避免SEI膜增厚,。
其三，三元材料中的高鎳影響了電池安全系數(shù),，易造成電池?zé)崾Э氐葐栴},。國軒高科針對這一核心問題——通過摻入穩(wěn)定粒子穩(wěn)定氧晶格、利用固態(tài)電解質(zhì)中的自由基捕獲氧氣以及隔離氧化氣體與還原氣體三步法,，確保三元體系的安全性,。
據(jù)記者了解，材料成本的高昂會使得相關(guān)產(chǎn)品率先應(yīng)用于中高端新能源車型上,。朱星寶向《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示,，G垣半固態(tài)電池用于單車的成本目前不便透露，但是可以明確價格不會太高,。
產(chǎn)業(yè)化仍處探索階段
值得注意的是,，固態(tài)電池相較于傳統(tǒng)液態(tài)電池，具有更高的能量密度和安全性,，但產(chǎn)業(yè)化仍處于探索階段,。
據(jù)記者了解，國軒高科此次發(fā)布的為金石全固態(tài)電池,，屬于硫化物路線,，能量密度為350Wh/kg，單體電芯容量為70Ah（安時）,，較去年提升150%,。據(jù)國軒高科全固態(tài)電池研發(fā)負(fù)責(zé)人潘瑞軍介紹，國軒高科在全固態(tài)電池的關(guān)鍵材料,、制造工藝設(shè)備等方面取得突破性進(jìn)展,。
在材料創(chuàng)新方面，國軒高科硫化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率達(dá)到16mS/cm（毫西門子每厘米）,，較2024年提升60%，通過最新的微納化加工技術(shù),，將電解質(zhì)粒徑降低至100nm,；正負(fù)極材料的克容量也實(shí)現(xiàn)較大突破，目前高鎳單晶正極容量可達(dá)240mAh/g（安時每克）,，三維介孔硅負(fù)極容量可達(dá)1800mAh/g,。
此外，國軒高科首條全固態(tài)電池中試線正式打通,，設(shè)計(jì)產(chǎn)能達(dá)0.2GWh（吉瓦時）,，線體100%自主開發(fā)率，實(shí)現(xiàn)核心設(shè)備100%國產(chǎn)化率,，并申請了30余項(xiàng)相關(guān)發(fā)明專利,；通過高精密涂布,、高質(zhì)量轉(zhuǎn)印、高安全封邊,、高效率壓實(shí)等技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)電芯高達(dá)90%的良品率。
潘瑞軍表示：“去年發(fā)布的金石電池為手工樣件,，目前國內(nèi)外公司展示的全固態(tài)電池也多是實(shí)驗(yàn)室級手工樣件,，所以今年我們特地強(qiáng)調(diào)，這是國軒第一條全固態(tài)電池中試線,。0.2GWh在液態(tài)電池行業(yè)不足為奇,，但對全固態(tài)電池來說，它已經(jīng)是一條很大的產(chǎn)線,，代表的是一個質(zhì)的飛躍,。”
“全固態(tài)電池到2030年大約是60~100個吉瓦時的產(chǎn)能,，對（電池）行業(yè)而言（產(chǎn)能）只占3%,。它并未大規(guī)模推廣，雖然價格可能較高,，但是當(dāng)舊產(chǎn)能淘汰之后情況可能有所改善,。舊體系被淘汰后，其價格仍然會降低,，最終將接近甚至低于現(xiàn)有鋰離子電池的價格,。”潘瑞軍對《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示,。
