半固態電池拉開產業化帷幕 全固態化仍面臨挑戰

“固態電池以其高安全性、長壽命和高能量密度等優勢備受業界矚目。不過，全固態電池在離子電導率、固固界面和循環性能等方面存在的問題尚未完全解決。”中關村新型電池技術創新聯盟秘書長於清教在近日舉行的2024固態電池產業生態圈企業家峰會上表示。

今年以來，隨着智己汽車L6車型宣佈搭載半固態電池、國軒高科發佈半固態電池等一系列進展，固態電池商業化、產業化進程成爲市場熱點。專家認爲，從半固態向準固態、全固態過渡的進程看，當前整條產業鏈在材料端、工藝端、裝備端等諸多方面仍有難題待解。

產品形態逐步演化

蔚來150kWh半固態電池包開始試運行，智己L6車型宣佈搭載半固態電池，國軒高科發佈半固態電池產品並預計年底實現裝車、明年批量交付……今年以來，多家主機廠或電池廠商宣佈半固態電池技術取得進展，並推動固態電池產業化。而低空經濟興起，進一步催生了對動力電池更高能量密度、更高安全性的需求。

“市場高度關注固態電池相關進展。相比傳統鋰電池，固態電池通過材料創新，用固態電解質替代原來的電解液，能量密度得到提升，同時安全性也有提高。”清陶(崑山)能源發展集團股份有限公司聯合創始人、總經理李崢表示。

從多家頭部電池廠商與主機廠的“進度表”看，真正實現全固態電池裝車普遍預期要到2027年左右。寧德時代在近日的投資者調研中表示，如果用技術和製造成熟度作爲評價體系(1-9分)，公司的全固態電池研發項目目前處於4分水平，目標是2027年達到7-8分的水平，有望實現小批量生產全固態電池。廣汽集團稱，公司固態電池已經取得突破性進展，計劃廣汽埃安將於2026年實現全固態電池量產搭載，旗下昊鉑品牌車型將率先採用。

在全固態電池產業化前，半固態、準固態電池等過渡性產品將逐步展開應用。國軒高科此前在接受機構調研時表示，公司的全固態電池目前已實現車規級電芯製備，半固態電池已具備產業化能力。

“2027年之前解決全固態電池量產所有問題概率很低。因此，前置能解決的問題先解決，能夠率先量產的裝備和工藝先驗證，從半固態逐漸向全固態演進。”李崢說。

多個問題亟待解決

儘管近幾年行業實現很多關鍵技術的突破，但全固態電池產業化仍面臨諸多挑戰，包括材料選擇、工藝裝備到後續的系統集成、整車驗證、熱管理策略等。

以固態電解質爲例，當前的技術路線主要包括氧化物、硫化物、聚合物等，單一種類材料各有優缺點。如聚合物加工性較好，聚合物基的全固態電池已有產業化先例，但其離子導電率較低，低溫性能差;無機材料工藝兼容性比較差，難以做到緻密。“單一的固態電解質材料難以滿足全固態電池的要求。我們開展很多探索，希望把氧化物、聚合物包括液態電解質的優勢儘可能兼容。”北京衛藍新能源科技有限公司研發總監徐航宇表示。

蜂巢能源前沿技術研發總經理苗力孝則表示，全固態電池產業化的挑戰包含材料成本、膜的製備、電芯製造等。“液態電池有隔膜，可以對極片進行包裹，避免極片之間錯位導致的短路。而固態電池沒有隔膜，堆疊電芯的邊緣工藝很難解決。”

從設備角度看，全固態電池的量產同樣面臨難題。利元亨研究院院長杜義賢表示，以硫化物全固態電池爲例，前段的混料和塗布是核心問題，中段的膠框成型是技術難點，後段高壓化成時壓力均勻性問題也需要解決。

另外，全固態電池的回收問題同樣需要解決。“相比液態電池，全固態電池使用的硫化物、鹵化物遇到空氣中的水會釋放有毒氣體，需要避免對回收人員造成傷害。”苗力孝說。

來源：中國證券報·中證網