固態電池由于具備更高的能量密度和安全性,有望解決新能源汽車續航與安全兩大痛點,被認為是新能源汽車電池技術的未來主流方向。
進入2025年,固態電池領域大事不斷,新產品層出不窮,產業化持續推進。在這場關乎未來出行與能源存儲的變革中,各企業摩拳擦掌,力求占據一席之地。
在不久前舉辦的“2025中國全固態電池產學研協同創新平臺年會暨第二屆中國全固態電池創新發展高峰論壇”上,各企業家和專家學者將全固態電池量產時間節點鎖定在2027年。
第十四屆全國政協常委、經濟委員會副主任苗圩表示,盡管固態電池產業化仍需解決技術、工藝和成本的問題,但從當前全球研發進展來看,隨著量產技術工藝逐漸成熟,2027年前后全固態電池有望實現小批量生產,而大規模的量產還需要更長的時間。
車企、供應商紛紛布局
從當前產業布局來看,各企業爭相入局固態電池領域,并加大在該領域的投資。
論壇上,中國第一汽車集團公司首席科學家王德平透露,自2014年啟動研發的全固態電池項目將于2027年實現小批量應用,始終圍繞整車需求開展技術攻關;比亞迪鋰電池有限公司CTO孫華軍表示,比亞迪計劃于2027年前后啟動固態電池的批量示范裝車應用,2030年前后實現大規模量產;豐田汽車研發的高性能全固態電池僅需10分鐘即可充滿,續駛里程有望超1200公里,計劃于今年3月起試生產,2026年進行量產。
除車企紛紛布局固態電池,寧德時代等電池供應商企業則具有明顯的先發優勢。寧德時代主要采用硫化物和凝聚態聚合物雙重材料體系作為固態電池的電解質材料,計劃在2027年實現全固態電池的小批量生產。
當前,固態電池領域存在三大主流技術路線,包括聚合物固態電池、氧化物固態電池以及硫化物固態電池,主要區別于所采用的固態電解質類型。
中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示,當前,全固態電池的技術路線要聚焦以硫化物電解質為主體電解質,匹配高鎳三元正極和硅碳負極的技術路線,以比能量400瓦時/公斤、循環壽命1000次以上為性能目標,確保2027年實現轎車小批量裝車,2030年實現規模量產。
歐陽明高介紹,在硫化物固態電解質產業化方面,目前眾多企業已經建立了小批量供應能力,還需要重點攻克大規模生產工藝,包括豐田、本田等外資車企,以及寧德時代、比亞迪、吉利等中國企業。
量產面臨諸多挑戰
由于科學界認為鋰離子電池已經到達極限,固態電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池主流地位的電池,相關研究進展迅速。但業內專家也指出,固態電池實現產業化、規模化并非一路坦途,尤其需要解決技術、工藝和成本的問題。
在技術方面,歐陽明高指出,材料層面,電極材料需解決不可逆相變和顆粒破碎問題,以提升循環穩定性;高電導率的固態電解質雖能提升電池動力性能,但空氣穩定性差;硅基材料可顯著提高電池能量密度,但需解決體積膨脹難題。
中國科學院院士、中國全固態電池產學研協同創新平臺專家委員會副主任孫世剛提出,高能固態電池面臨的挑戰主要來自如何進一步提升固態電解質的離子導電率、與鋰金屬和高比能電極材料的匹配性,并構筑相容穩定的固界面。
要想實現規模化生產,成本是不得不考慮的問題。在降低成本方面,孫華軍表示,雖然當前硫化物電解質成本較高,但規模化生產后,固態三元電池有望與液態三元電池實現同價。
上海屹鋰新能源科技有限公司董事長張希表示,由于源頭材料硫化鋰價格的大幅下降,目前電解質成本下降很快,去年硫化物電解質價格在7萬—8萬元/公斤,今年已經到了1萬—2萬元/公斤,預計明年可到6000—7000元/公斤,2030年有望到幾百元每公斤。
“盡管固態電池已經到了量產的前夕,但在未來一段時間內,液態電池和固態電池在市場上很可能是共存關系,而非取代。”苗圩指出,此前部分企業宣布已經量產裝車的固態電池大部分是半固態電池,半固態電池仍然屬于液態電池的范疇,不能與固態電池混為一談,絕不是液態電池隨著電解液液體的減少就可以發展成為固態電池,這是兩個完全不同的概念。
產學研協同推進
寧德時代董事長曾毓群曾在2024世界動力電池大會上就固態電池發展態勢表示:“全固態電池的技術成熟度用1—9進行表示的話,9代表可以上車生產階段,那么目前固態電池行業最高水平在4左右。”
對于未來固態電池發展趨勢,歐陽明高認為,從比能量角度來看,500瓦時/公斤是電池類型變化難度增加的轉折點,預計2030年前重點突破500瓦時/公斤以內電池;而在500瓦時/公斤以內的全固態電池,正極材料將以高鎳三元為主,負極材料則逐步從石墨/低硅向高硅硅碳、鋰金屬發展。
固態電池產業技術不斷突破,正與學術研發進展形成共振。
對于以硫化物為主體電解質的轎車全固態電池量產時間,歐陽明高預測將分為三個階段——
2025年—2027年,開發石墨/低硅負極硫化物全固態電池將以200—300瓦時/公斤為目標,攻克硫化物固態電解質,打通全固態電池的技術鏈,三元正極和石墨/低硅負極基本不變,向長壽命大倍率方向發展;
2027年—2030年,開發高硅負極硫化物全固態電池將以400瓦時/公斤和800瓦時/升為目標,重點攻關高容量硅碳負極,面向下一代乘用車電池;
2030年—2035年,鋰負極硫化物全固態電池以500瓦時/公斤和1000瓦時/升為目標,重點攻關鋰負極,逐步向復合電解質(主體電解質+補充電解質)、高電壓高比容量正極發展(高鎳、富鋰、硫等)。
王德平建議,固態電池行業需加快標準制定,知識產權布局和產業協同,并積極參與國際標準的制定,通過關鍵技術突破和跨領域工程技術攻關,加大人才培養,實現整個產業升級的良性循環,持續保持我國動力電池的領先地位。
《中國城市報》(2025年03月03日第11版)
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