固态电池研发之难 连宁王都连声叫苦

固态电池研发之难连宁王都连声叫苦近年来，随着海内外多家企业接连给出固态电池的量产时间点，业内对固态电池走向落地应用的期望值有所提升，二级市场也纷纷作出反应，与固态电池相关的概念股今年接连涨停。为何行业与资本市场对此纷纷看好这项技术？作为动力电池的新形态，其是否会替代目前主流的三元锂电池和磷酸铁锂电池？动力电池的“终极路线”所谓固态电池，简单理解即一种使用固体电极和固体电解质的电池。现有的动力锂电池材料体系包含碳/硅负极、多孔隔膜以及液体电解质，通过锂离子的移动而产生电流。而全固态电池是一个完全致密的状态，采用固态电解质和固态隔膜，碳/硅负极改为金属锂负极，充电时，锂金属会沉积在负极上，在放电的过程中溶解。基于这种材料体系的转变，固态电池有着液态电池无法企及的优势。例如，固态电池更为稳定，不易泄漏、不易燃烧，大大降低了电池起火爆炸的风险，安全性更高。另外，由于能量密度更高，可达到400Wh/kg以上（作为对比，磷酸铁锂电池的能量密度一般在100Wh/kg~180Wh/kg，三元锂电池的能量密度通常在150Wh/kg~250Wh/kg），其在性能表现上也优于液态电池，充电速度更快（最高可超过10C）、续航里程更长。同时，全固态电池的电解质在-30°C和100°C的范围内都不会凝固，不会气化，这意味着冬天在寒冷地区不用担心续航问题，也不需要很复杂的热管理。这也就不难理解为何固态电池备受业界推崇，成为海内外车企争相布局的领域。从全球厂商的研发路径来看，固态电池主要有聚合物、氧化物和硫化物三种研发路线。不过，目前尚未有任何一种技术路径为绝对性方向，而是都处在探索阶段。“无论是聚合物、氧化物还是硫化物，目前很难有一种电池的所有性能都比别的电池有优势，而是各有优缺点。”广汽研发人员告诉虎嗅汽车。在广汽看来，未来固态电池的终极形态会是多元的复合体系，于是广汽全固态电池基于两条路线并行推进开发——一个是以硫化物为主的复合体系，另一个是聚合物为主的复合体系。宁德时代同样认为没有一种固态电解质是十全十美的，其更为看好硫化物技术路线，认为其能够更快走向量产。同样在硫化物全固态电池领域布局的还有丰田，但双方在硫化物空气稳定性和制造工艺上采用了不同的策略。全球各家厂商都希望攻克全固态电池，但目前尚未有真正实现量产攻坚的玩家。需要指出的是，虽然近年来行业内有部分车企宣称用上了固态电池，但实际上是半固态电池，而非并非真正的固态电池形态。“根据行业内规则，一般是按液态电解质占电芯的比重来分：液态（25wt%）、半固态（5—10wt%）、准固态（0—5wt%）和全固态（0wt%）。”广汽研发人员告诉虎嗅汽车，“不管是液态电池还是半固态电池，只要电池内部存在电解液，一旦破损泄漏都会有短路起火的风险，与当前常规液态锂离子电池并无本质差异。”固态电池，可望不可及固态电池百般好，但无奈这是块“饼”。较早一批从事固态电池研发的厂商已经在这条赛道上走了十多年，丰田从2012年开始布局研发，宁德时代也差不多在这一时期启动研究，但都没能将固态电池推到量产阶段。从国内外车企透露的量产时间点来看，固态电池的产业化时间大概在 2027-2030年。需要厘清的是，“上车不等于大规模量产”，推出产品形态到大规模量产落地之间还存在多方面的技术攻坚。“五年后肯定会有固态电池的车出来，再过三五年会大面积铺开。”吉利研究院专家告诉虎嗅汽车，但考虑到目前各家车企对固态电池的重视程度以及技术快速推进，量产时间可能提前。固态电池研发之难，连宁王都连声叫苦。曾毓群曾在公开场合表示，“宁德时代已经在这方面投资了10年，固态电池只有在使用新型化学材料、负极电极使用纯锂金属的情况下才会有很大优势，要将这种电池推向市场还有很多困难。”首先是电解质材料选择上，以相对主流的硫化物固态电解质需要的硫化锂为例，后者化学性质不稳定，与空气、水反应都会生成有毒化合物，生产环境控制要求严苛，量产困难，由于与目前的电池材料体系差别巨大，固态电池缺乏成熟的材料供应商。在正负极材料上，由于硅/碳负极体积易膨胀大不适用于固态电池，固态电池的正负极材料通常会选择一些能提高能量密度的金属，而锂金属负极现在还不成熟。在界面工程与稳定性上，固态电池中的电解质与正负极之间的界面问题也是一大挑战。由于采用固体电极和固体电解质，其有效接触能力较弱，会造成影响电池性能的界面阻抗。另外，由于固体电解质导电率差、采用锂金属易发生枝晶生长存在安全风险等问题，这些亟待攻关的技术难点。再者，对于量产和普及来说，全固态电池还面临着成本的问题，包括材料成本和制造成本。据中邮证券测算，目前固态电池较液态电池成本高出30%以上。材料层面，固态电解质目前仍难以做到轻薄化，用到的部分稀有金属原材料价格较高，叠加为高能量密度使用的高活性正负极材料尚未成熟，固态电解质和正负极成本都不低。在生产层面，固态电池的生产工艺相对复杂，成本也较高。可以预见，全固态电池短期内难以实现大规模的商业化。从理论层面来看，固态电池比液态电池有着多方面的优势，但这项被称为“动力电池领域的珠穆朗玛峰”的技术还仅是将来时形态，即使在三五年内能够有技术突破，但要形成替代，还需突破成本关口。从产业态度来看，未来10年无疑是全固态电池研发的关键机遇期。但对于一项新兴技术，更重要的是聚焦于技术层面的攻坚，而不是虚炒营销概念，将其作为宣传和推起资本热度的手段。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433557.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433557.htm

宁德时代：全固态电池有望2027年小批量生产

宁德时代：全固态电池有望2027年小批量生产“2027年，宁德时代全固态电池小批量生产机会很大，但受成本等因素制约，大规模生产尚不能实现。”吴凯表示。今年以来，全固态电池不断掀起热议，而此次重庆国际电池技术交流会，也专门开设了全固态电池技术讨论专场，会场中座无虚席，不少人席地而坐，足以显示市场和公众对这一崭新电池技术的关注。“十余年来，我国动力电池行业已在核心技术、市场规模、成本价格方面取得先发优势。但是我们也注意到消费者对动力电池还有更高的要求和期待，寻找高能量密度和高安全兼得的动力电池是我们的主要研发方向，也是一项长期的工作。在各条技术路线上，全固态电池具有巨大的潜力，是下一代动力电池重要发展方向。”在演讲中，吴凯表示。从国家层面上来看，中国、美国、日本、韩国、欧盟均出台相关发展规划和战略，各国重兵投入，其本质是希望能够在全固态电池技术上率先取得突破，来改变目前动力电池的市场格局。从产业链布局来看，上游基础材料及设备，中游全固态电池研发和制造，下游应用，我国企业参与的最多，产业链上企业都很有热情，但是我们也要清醒地看到，海外企业在全固态电池专利布局上具有一定优势，需要尽快迎头赶上。在吴凯看来，全固态电池之所以吸引了全世界的投入，其核心价值在于其能够在安全底座保证的前提下较大幅度的提升能量密度，帮助动力电池在应用中有明显改善，而其他体系要达到这样的效果比较困难。据介绍，世界范围内的研究，对固态电池按照电解质区分，主要是3个路线，聚合物、氧化物和硫化物。理想的电解质需要拥有较好的离子电导率，对高电压正极、锂金属负极有较好的电化学稳定性，并且制造安全和便捷，当然也要兼顾成本的可负担性。吴凯认为，目前来看，解决方案进展比较快的硫化物路线，率先量产的可行性较大。但他也承认，目前我们所研究的路线中，没有一种电解质十全十美，比如聚合物电解质的离子电导率和氧化稳定性都较差，氧化物电解质太坚硬，会导致刚性界面接触问题。硫化物电解质容易与空气中的水产生有毒气体，制备工艺复杂且成本较高。当然在各国科学家的努力下，各个路线都有一些针对性的技术出来。全固态电池需要解决四大层面问题今年1月，欧阳明高院士表示，全固态电池市占份额替代1%，就已具有突破性意义。“我们也一直在向着这个方向努力。我们认为要实现这个目标，要率先解决四大问题。”吴凯说。第一是固-固界面的问题。正极材料与电解质之间固固界面接触不充分，阻碍离子传输；负极在充放电过程体积膨胀大，导致固-固界面的动态损伤，难以修复，持续恶化固-固界面。这些都严重影响全固态电池的循环寿命和倍率性能。第二是锂金属负极的应用问题，使用锂金属负极可以使全固态电池能量密度高的优势充分发挥。但是锂金属的高活性和其表面钝化层的锂离子扩散能垒较高，会促进锂枝晶的形成，枝晶会引发短路并造成电池失效，我们需要充分了解固态枝晶形成与生长的机理，并加以克服。第三是针对最有希望的硫化物电解质路线，硫化物电解质在空气中不稳定的主要原因是容易发生化学反应, 电解质在空气中水分子的作用下会发生水解生成有毒的H2S气体,在水解的过程中电解质结构还会发生坍塌, 离子电导率急剧下降。另外硫化物电解质的合成成本问题，其原材料硫化锂价格高，而制备这些原材料的特殊工艺也增加了成本负担。这些都将是全固态电池推广中的障碍。第四是全固态电池的生产难题，极片制造工艺不成熟，湿法工艺的核心是粘接剂与溶剂选取，如果溶剂与电解质化学不兼容，可能降低电解质的离子电导率。干法工艺存在膜片分散性、均匀性挑战。在电芯致密化成型过程中，电芯内部存在孔隙缺陷，致密度低会降低固态电池性能发挥，极片边缘受压导致搭接短路等问题也需要解决。宁德时代已经建立10Ah级全固态电池验证平台，3年后真正量产据吴凯介绍，宁德时代针对固态电池已经有十余年的研发积累，目前我们组建了一支近千人的全固态电池研发团队，也取得了一些进展和经验。针对正极的界面问题，宁德时代研发了单晶正极多层级全包覆技术，第一层无机氧化物包覆层可以抑制界面副反应，第二层固体电解质包覆层，提升界面离子扩散。多层设计可以大幅提升界面结构稳定性，目前高面容三元正极克容量可达230mAh/g。我们还研发了多功能复合粘结剂，帮助稳定极片导电网络。复合正极可以实现6000次循环。针对锂金属负极使用时候的锂枝晶问题，宁德时代认为相变自填充技术是可行方案，相变介质可通过改变其固/液物理状态灵活修复固态电解质缺陷，达到增强电解质结构，抑制锂枝晶的效果，锂金属临界电流密度有效提升至20mA/cm2。我们通过引入合金金属改变界面层的亲锂性，可以诱导锂金属均匀沉积到表面。同时优化锂金属负极的多相导锂界面，构筑界面离子传输“高速公路”，使锂金属负极循环平均库伦效率>99.9%。针对硫化物电解质的环境稳定性问题，宁德时代开发表面疏水层可逆包覆技术，实现高空气稳定性电解质的制备，包覆后电解质可在-40℃露点环境稳定，包覆层还可以在电池制备过程中除掉，并且几乎不影响电解质材料的性能。同时我们也在开发新型合成路线和低含锂量材料，目前电解质的价格，1公斤都在5万以上，新的合成方案可以降低量产成本。针对制造工艺的难点，宁德时代打通了干/湿法极片制备和电芯一体化成型工艺方案，创新了高柔性核壳结构粘结剂、纤维化过程量化控制技术、超薄电解质转印技术、等静压一体成型技术等，已经建立10Ah级全固态电池验证平台。“全固态电池的研发和量产是一项非常艰巨的工作，我们为此也是集聚了各方力量，广泛的与产业链上的各方、高校等开展联合攻关。从全固态电池的技术成熟度和制造成熟度来看，有望在未来3年逐步进入成熟期，真正开启量产化进程。”吴凯说。0到1的原创性创新最后谈到对全固态电池的思考时，吴凯表示，全固态电池是新质生产力的典型代表。首先，具有革命性突破的技术创新是新质生产力的内在动力，全固态电池的研发不是1到2、2到3的渐进性创新，而是0到1的原创性创新，原创性创新往往拥有很高的势能，能够开辟出新的赛道，并对产业全局产生关键影响。其次，生产要素创新性配置是催生新质生产力的重要保障，全固态电池的研发和制造用传统的研发试错方法或者企业的封闭式的单打独斗是行不通的，我们需要大量运用人工智能、大数据等手段，更广泛地开展多种资源的协调、多条线路的协同和众多团队的合作，将各类优质生产要素能够以更高的效率流向关键核心技术领域，这样才能够进一步加快科技创新效率。最后，现代化产业体系是新质生产力要素的产业载体。全固态电池为代表的新能源产业链，我们认为应该具备低碳、高效、高质量、高附加值、强标准、自主可控、可持续等特征，将牢牢占据市场领先地位，成为汽车强国、制造强国、质量强国的重要支撑。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428909.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428909.htm

海目星：已在固态电池领域进行长期研发 准固态电池已形成交货和量产

海目星：已在固态电池领域进行长期研发准固态电池已形成交货和量产海目星在互动平台表示，公司在固态电池领域已进行了长期的研发工作，涉及半固态、准固态到全固态电池的三个基础技术路线。目前形成交货和量产的是准固态电池，电解液含量低于10%，该技术路线已有中试产线进行量产，已经得到了行业的认可和客户的使用，能量密度超过480瓦时/公斤，循环次数超过400次，据客户反馈，我们是目前行业里唯一一条达到480瓦时/公斤的产线。公司的技术路线采用氧化物固态电解质和金属锂作为负极。目前客户对于公司合作开发的设备很满意，并且后期不排除在公司生产基地附近建厂。

固态电池，终于迎来60亿的春风

固态电池，终于迎来60亿的春风顶层设计开足马力，相关企业获得的是真金白银的支持，目前这个消息已经得到多位知情人士确认。一旦落地，也将是政府部门首次对固态电池研发进行规模资金支持。中国已经成为全球新能源产业链最完整的国家，同时也是新能源车最大的市场，而业内共识则认为，固态电池是电动车下一阶段竞争的核心。此时国家队入场，一直处于炒作阶段的固态电池，可能真的要落地了。01一股春风吹来据《中国日报》报道称，国内打算投入大约60亿元推动全固态电池的研发，目的就是要推动固态电池的技术尽快从实验室走向市场。而具备这些条件的企业包括了宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利这六大企业。有知情人士透露，这个项目一共分成七个子项目，聚焦聚合物和硫化物等不同的技术路线。有内部人士透露，目前已经开始了项目答辩。在业内主流观点中，全固态电池根据电解质不同，主要可划分为三个主要技术路线，其中之二就是聚合物电解质和硫化物电解质两种技术路线。聚合物电解质，主要是由基体和锂盐组成，基体为聚氧化乙烯等高分子聚合物，具备安全性高、重量轻、容量大等优点。而硫化物电解质主要分为晶态与玻璃态两类，离子电导率较高，但化学稳定性相对较弱。其实早在今年年初，国家就已经有支持固态电池发展的苗头了，2024年1月21日，在中科院院士欧阳明高的牵头下，“中国全固态电池产学研协同创新平台”在北京正式成立，同时举办“中国全固态电池创新发展高峰论坛”。这是一个致力于推进我国全固态电池学术及产业化发展的非法人组织，目的就是为了推进固态电池的协同研发。大会的参加者不仅有以宁德时代、比亚迪为首的多家主流电池厂商，还包括了工信部、科学技术部等一系列相关政府部门。在会上，中国化学与物理电源行业协会理事长郑宏宇也明确提出，“中国全固态电池产学研协同创新平台”的成立，既是中国锂电产业发展历程中重要一步，也是落实国家战略意图。而且在三个月前，工信部就《锂电池行业规范条件（2024年本）》修订征求意见，修订版对于储能电池要求没有变化，但新增了固态电池相关要求。首次明确了对于固态电池的标准，需要单体电池能量密度≥300Wh/kg，电池组能量密度≥260Wh/kg，循环寿命≥1000次且容量保持率≥80%。眼下，技术不断迭代，锂电池的容量、能量密度都已经接近极限，纯电动车的续航里程也逐渐摸到天花板，而固态电池已经成为行业下一个重点进化的方向。但值得注意的是，固态电池并不是近几年才开始研究的，时间甚至比现在的液态锂电池还要早，但是到今天为止，依然无法大规模商业化量产，可见其研发难度有多高。固态电池，顾名思义，是一种使用固体电极和固体电解质的电池。传统锂离子电池包括正极、负极、电解液、隔膜四大组成部分，但这种结构有非常大的缺点，那就是隔膜承担的保护作用，无法保证绝对的安全，有被电子击穿的风险，从而发生爆炸。液态电池为了保证安全性，电解液和隔膜这两个东西加起来的体积就占了电池的40%左右，极大地压缩了能量密度。但固态电池，不但可以把密度更大的固体电解质塞进去代替这两种东西，还可以让正负极之间的距离缩短到10微米左右。所以固态电池相比于传统液态电池具有高能量密度和更稳定的优点。02再让子弹飞一会固态电池很强，但确实需要时间孵化。作为纯电车领域“技术珠峰”，固态电池的技术阻碍不仅来自于材料体系的迭代升级，以及固-固接触问题，制造工艺的优化也有巨大挑战。比如其正极材料，高镍三元正极安全性差且易发生热失控问题，需要转向超高镍、富锂锰基等新材料。而且固态电池的电解质由液态转固态，因此三大主流技术路线的电解质问题仍没有找到最优解。目前固态电池的研发，主要集中在中日韩美欧五个国家和地区，整体仍处于研发和试验阶段，欧美地区更是寄希望于通过固态电池，改变现有动力和储能电池格局。仅从固态电池的技术来源和布局上看，日本仍处于领先的地位，中科院院士欧阳明高曾表示，从全球固态电池产业布局来看，中国的企业最多。其次是日本，日本企业虽然不多，但个个实力很强。截至2022年9月初，在全球固态电池领域的专利申请数量中，近45%来自日本，中国、美国、德国、韩国紧随其后。其中，丰田是在固态电池领域专利申请数量最多的企业，拥有全固态电池专利1300多项。而根据智慧芽全球专利库的数据，截止2023年10月，中国国内公司有关全固态电池的专利，不足100项。此外，全球固态电池专利数持有者第二、第三名也都是日本公司，前六名均被日本和韩国包揽。以日系车企为例，根据丰田去年发布的规划，最早到2027年，其向市场投放搭载全固态电池的电动汽车；日产则计划在2028年推出首款搭载全固态电池的量产车型；本田规划在2025年后推出全固态电池车型。韩国的研发以三大电池商为主，分别为LG新能源、SKOn、三星。三家电池商在全固态电池技术方面都有不少实质性的进展，尤其是三星，作为唯一在专利前五的非日系企业，三星计划在2027年前推出能量密度超过900Wh/kg的全固态电池，此类电池可能会首先用于电动汽车，然后用于智能手机、笔记本电脑、平板电脑等电子产品。而美国以初创电池企业为主，与车厂共同研发，例如SolidPower和宝马合作，QuantumScape和大众合作。从时间上看，产业化的时间基本都是在2027-2030年。虽然中国在锂电池的产业研发上起步较晚，但已经从追赶者变成了竞争者，固态电池产业自去年开始就取得了不少进展。去年6月，卫蓝新能源宣布将360Wh/kg半固态锂电池电芯正式交付蔚来汽车，去年底，蔚来创始人李斌直播实测了150kWh电池包行驶距离达1044公里。今年的4月份，自从智己发布首个量产上车的“超快充固态电池”智己L6以来，就像引爆了中国固态电池的引线，不少企业公布了研发进展或成果。广汽集团官宣实现了全固态电池能量密度达到400Wh/kg以上，较当前量产的液态锂离子电池体积能量密度提升52%以上，可以实现超1000公里续航，其全固态电池量产装车的时间点为2026年，将搭载于旗下昊铂车型。同样在4月份，宁德时代首席科学家吴凯在CIBF2024先进电池前沿技术研讨会上称，宁德时代计划在2027年小批量生产全固态电池，不过其并未披露全固态电池批量装车的时间表。长安汽车也表示，预计到2030年推出包括液态、半固态和固态在内的8款自研电芯。紧接着，上汽集团在一次新能源技术发布会上宣布，他们的全固态电池将采用聚合物-无机物复合电解质技术路线，并计划于2026年实现量产。这种全固态电池的能量密度预计超过400Wh/kg，体积能量密度超过820Wh/L，电池容量能超过75Ah。当然，技术上车是好事，但也应该看到差距，国家队下场就像给企业指明了方向，具体到市场和外国企业拼刺刀，还得看企业自身实力。至于能否在技术上实现突围，让子弹再飞一会。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432945.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432945.htm

上汽集团：2026 年全固态电池正式量产

上汽集团：2026年全固态电池正式量产上汽集团今日在上汽集团信能源技术发布会上表示，上汽全固态电池基于聚合物-无机物复合电解质技术路线，将于2026年实现量产，并于2025年在上汽自主品牌实现规模搭载。该全固态电池能量密度超过400wh/kg，体积能量密度超过820wh/L，电池容量能超过75Ah。2027年，搭载全固态电池的智己新车将实现量产，并正式交付用户；后续，全固态电池能量密度有望进一步提升至500Wh/kg。

近日，总部位于重庆的太蓝新能源对外宣布在固态电池技术领域取得重大突破。公司成功研发出车规级单体容量120Ah、实测能量密度高达7

近日，总部位于重庆的太蓝新能源对外宣布在固态电池技术领域取得重大突破。公司成功研发出车规级单体容量120Ah、实测能量密度高达720Wh的超高能量密度体型化全固态锂金属电池。成果刷新了体型化锂电池单体容量和最高能量密度的行业纪录，也标志着太蓝新能源在固态电池研发领域迈出了重要一步。据介绍，太蓝新能源此次发布的全固态锂电池采用了多项关键技术，包括超薄致密复合氧化物固态电解质、高容量先进正负极材料以及固态电池一体化成型工艺等。这些技术的运用，使得全固态锂电池在性能上有了显著提升。在材料创新方面，太蓝新能源采用了高克容量、长循环富锂锰基材料作为正极，负极则选用了复合锂金属基材料，这种材料具有超宽、超薄的特点，同时兼具高循环稳定性和高倍率性能。据业内介绍，目前主流的磷酸铁锂电池重量能量密度一般在100—160Wh，三元锂电池的重量能量密度通常在150—250Wh左右。太蓝新能源的成果，意味着这款全固态电池的重量只有目前主流电池的1/7—1/3。（澎湃）