中国正以“材料创新+工艺革新+标准引领”参与全球固态电池竞赛

发布日期:2025-06-13· 中国汽车报网 记者:张忠岳 编辑:李沛洋
记者:张忠岳 编辑:李沛洋

5月29日,南京,固态电池技术发展与挑战主题峰会成为2025中国汽车动力电池产业创新联盟年度大会的焦点。这场汇聚产业界顶尖专家、覆盖全产业链的技术峰会,不仅揭示了固态电池从实验室走向量产的关键突破,更勾勒出中国在全球固态电池竞赛中的战略路径。

技术代际演进:从混合固液到全固态的跨越

中国科学院物理研究所李泓研究员在开场报告中首次系统地披露了固态电池的"代际发展"路线图。他提出的原位固态化技术,通过热引发、光引发及电化学反应聚合的复合手段,在极片制造阶段实现电解质与正负极颗粒的原子级结合,从根本上解决了全固态电池界面接触难题。数据显示,该技术已实现3mS/cm至5mS/cm的室温离子电导率,接近硫化物电解质水平,且成本仅为后者的1/20。

卫蓝新能源作为这一技术的产业化载体,已实现1.0代(液态含量10-25%)和2.0代(液态含量5-10%)产品的量产,配套车型续航突破1000公里。3.0代准固态电池(液态含量<5%)正在江苏溧阳量产线上调试,预计2026年实现装车应用。值得关注的是,其硅碳负极技术已将克容量提升至2300mAh/g,预锂化工艺通过卷对卷蒸发法实现700mm幅宽连续生产,良率突破92%。

南方科技大学许晓雄教授则以金属锂负极为切入点,展示了全固态电池的极限能量密度潜力。其团队开发的聚合物-硫化物复合电解质膜,在450Wh/kg能量密度下实现1000次循环容量保持率85%,-30℃低温放电效率达78%。特别在热失控防护方面,通过卤化物复合电解质改性,将热失控最高温度从2000℃降至1200℃,距离车规级800℃目标仅一步之遥。

标准体系构建:全固态电池的"中国定义"

在本次大会上,中国汽车工程学会标准管理部部长丁彦辞详细解读了全固态电池判定方法》CSAE标准:在120℃真空环境加热6小时,失重率≤1%成为核心判定指标。该标准通过28家单位联合验证,覆盖硫化物、氧化物、聚合物三大技术路线,解决了行业长期存在的概念混淆问题。

标准制定过程中,中科院青岛生物能源所崔光磊团队的硫化物-卤化物复合电解质提供了关键数据支撑。其开发的Li6PS5Cl基电解质通过氟化物掺杂,将空气稳定性提升3倍,在80℃高湿环境下离子电导率衰减率<5%。更具突破性的是,该材料与高镍正极(Ni90)复合后,界面阻抗从150Ω·cm²降至32Ω·cm²,为全固态电池高倍率性能奠定基础。

国家动力电池创新中心副主任王建涛披露,基于该标准开发的20Ah级硫化物全固态电芯已通过针刺测试,热失控温度达300℃,较液态电池提升66%。其百万安时中试线实现电解质膜20μm超薄化生产,配合等静压双向扩散工艺,将极片界面阻抗降低70%。值得注意的是,该中心开发的硫化物电解质量产成本已从2023年的268万元/吨降至68万元/吨,2025年底有望突破30万元/吨大关。

产业化攻坚:设备与工艺的双重突破

在制造工艺革新方面,重庆长安汽车电芯开发总工程师张宁欣提出的"极片工程"理念引发热烈讨论。其团队将3D打印技术引入极片制造,通过纵向离子通道设计,使硫化物电解质在极片中的分布均匀性提升40%,离子传导路径缩短35%。在干法电极工艺上,采用冷冻干燥技术形成定向多孔结构,配合CNT网络增强横向电子传导,使极片体积能量密度突破1200Wh/L。

国轩高科固态电池项目总工程师潘瑞军则展示了量产线上的创新实践。其0.2GWh硫化物全固态电池产线改造中,80%设备沿用液态电池产线,仅新增露点控制(-70℃)和等静压系统。通过优化加压参数,实现电芯厚度方向精准控制(误差±5μm),横向尺寸零变化,为模组设计提供了标准化基础。其开发的非金属绑带预紧系统,以20%的重量实现15MPa持续压力,使软包电池成组效率提升至88%。

贝特瑞新材料集团固态电池部部长杨成林透露,该公司氧化物电解质已实现5吨/月出货量,LATP涂覆隔膜在-10℃低温内阻降低10%,针刺通过率提升80%。更具颠覆性的是其硫化锂干法合成工艺,将纯度99.9%的硫化锂成本控制在1000元/公斤以内,较传统湿法工艺成本降低60%。配合纳米级Li6PS5Cl电解质(粒径500nm),在正极极片中添加量可降至8%,为全固态电池BOM成本下降打开空间。

未来图景:2027量产元年的技术博弈

欣旺达联席总裁梁锐在报告中披露了聚合物复合路线的量产时间表:2026年推出第一代全固态电池(能量密度400Wh/kg),2027年第二代产品(500Wh/kg)配套高端电动车。其核心技术在于自修复聚合物电解质设计,通过动态共价键实现界面裂纹自愈合,循环寿命提升至2000次以上。值得关注的是,该公司360Wh/kg固态电池已完成无人机装机测试,10C快充性能满足低空经济需求。

比亚迪动力电池创新研究中心副总监潘仪则分享了硫化物路线的产业化挑战。其团队开发的80Ah级硫化物电芯已实现400Wh/kg能量密度,但在规模化生产中仍面临界面副反应控制、电解质膜均匀性等难题。"我们通过AI高通量筛选技术优化了电解质配方,使Li6PS5Cl基材料的离子电导率从10mS/cm提升至25mS/cm,但量产良率仍需从当前的65%提升至90%以上。"潘仪强调,硫化物电池的商业化需要全产业链在材料纯化、设备改造等环节协同突破。

国联汽车动力电池研究院副总经理方彦彦从跨尺度建模角度提出解决方案。其团队开发的多物理场耦合仿真平台,可模拟固固界面在充放电过程中的应力演变,将电芯设计周期从12个月缩短至4个月。"通过集成第一性原理计算与机器学习算法,我们已建立涵盖2000余种电解质材料的数据库,可快速预测新材料的离子传导性能。"这一数字化工具已应用于国轩高科、欣旺达等企业的中试产线,帮助优化极片压实密度与界面阻抗匹配。

这场干货满满的技术峰会,不仅展现了中国固态电池研发的系统性突破,更传递出清晰的产业化节奏:2025-2026年为工艺验证期,重点突破电解质量产和设备兼容问题;2027-2028年进入规模商用期,首批全固态电池将配套高端电动车和特种装备;2030年前后实现技术迭代,能量密度突破500Wh/kg,成本降至液态电池1.5倍以内。在全球固态电池竞赛中,中国正以"材料创新+工艺革新+标准引领"的组合拳,重塑动力电池产业的竞争格局。

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