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听听专家观点:解析全固态电池产业化实践

整体来看,中国乘用车动力电池产业正呈现“多、快、省”的发展优势。

中国乘用车动力电池装机量随整车规模快速增长,预计2025年全年达690GWh,复合增长率45%;锂电价格更是降至0.3~0.4元/Wh,同时电池性能持续提升,2025年1.5C以上快充车型比例将超30%。

与此同时,新能源乘用车平均质量逐年上升整车大型化趋势明显。2025 年预计达1821kg,其中2000kg以上车型占比超30%,相关法规对能耗和质量上限的限制正逐步趋严。

在大众最关注的安全性方面,尽管法规已对热失控起火、冒烟等现象作出限制,但严重碰撞等实际应用场景仍带来更大挑战,这也推动了全固态电池的研发与产业化探索

然而,全固态电池通过固态电解质替代液态电解质,大幅提升安全性,为高能量密度化学体系应用提供可能,但目前尚未实现产业化,仍面临技术路线、关键材料、生产设备、应用场景、商业化落地等多重问题。

在11月3-4日举办的“2025第五届xEV电池技术论坛暨2025第三届固态电池技术产业大会”上,来自固态电池多个产业链层级的专家就技术路线、工艺路线等固态电池相关话题展开交流与讨论。

01.

技术路线聚焦,硫化物或成主流方向

“目前固态技术路线中,半固产品中已有氧化物推出,但全固更倾向于硫化物路线”。NE时代研究院数据总监韩家骅表示,当前全固态电解质主要分为三大技术体系,各有进展。氧化物路线已有小批量半固产品,能量密度较高但循环寿命有限;聚合物路线已开展产品示范应用,但能量密度不足且需60℃以上高温;硫化物路线虽仍处于开发阶段,仅SolidPower有样品送样测试,但已成为主流车企聚焦的全固态产品开发方向,预期2027年实现量产装车。

韩家骅,NE时代研究院数据总监

韩家骅进一步表示,在硫化物电解质中,行业更倾向于选择离子导电率高的富氯型LPSC作为主要产业化方向。相较于其他类型电解质,LPSC具备更优的热安全性和加工性能,同时仍有改进空间,未来将通过新结构体系研发或多种电解质掺杂、复合应用,进一步提升稳定性。

屹锂科技硫化物固态电解质材料就选择的是硫银锗矿固态电解质Li(7-x)PS(6-x)Cl(x)(LPSC)路线。据上海屹锂新能源科技有限公司市场营销副总监易立发言透露,该材料具有高离子电导率、质地软易加工,可以很好地支撑固态锂电池的发展,实现能量密度和安全性的提升,开发潜力大。

针对硫化物固态电解质材料固-固界面阻抗大、对空气和水分敏感、与常规正极材料兼容度差、对金属锂稳定性不足、生产工艺复杂要求高等技术难点,屹锂科技通过分级控制固体颗粒粒径,更精准地去构筑固-固微界面;在正极材料表面做包覆,提高兼容度,包括在电解质和正极掺杂时会做一些掺杂的配方;负极锂合金化,实现高能量密度的同时抑制锂枝晶的形成;此外,在生产过程中严格控制环境水分,超低露点实现规模化生产需求。

易立,上海屹锂新能源科技有限公司市场营销副总监

屹锂科技还会针对性地做设备的设计和改造,与设备厂商等合作伙伴去开发非标设备同时,自主开发生产工艺,比如改良传统球磨、流程化煅烧方法提高生产能效。屹锂科技还采用双极堆叠法封装电池,优化电池结构的同时可降低成本。

虽然硫化物全固态电池虽规避了液锂电池热失控风险,但自身面临多重挑战。除了上述提及的空气稳定性不足和界面稳定性有待提升外,相关测试、认证法规处于缺位状态,大规模批量应用所需的安全体系和生态尚未完善。目前硫化物全固态电池研发仍处于初期阶段,尚未开展大规模实际测试,这些问题均需在产业化推进过程中逐步解决。

02.

性能、安全、成本的“不可能三角”

重庆太蓝新能源有限公司研究院院长梁世硕认为, 固态电池的安全并没有达到预期目标,仍然还有很长路要走。另外,无论是半固态、准固态还是全固态电池,在导入固态技术后,电性能均出现不同程度的牺牲,这严重制约了固态电池的大规模商业化进程。

梁世硕,重庆太蓝新能源有限公司研究院院长

梁世硕表示,太蓝新能源首创的ISFD技术,即原位亚微米工业制膜技术,该通过在正负极片表面引入微米级固态电解质层,并结合工艺创新与材料创新,有效解决了固态电池发展中的固-固界面等难题。在安全性能大幅提升的同时,能量密度、倍率性能、循环寿命等关键指标均能得以提升。该技术兼容性强,适用于半固态与全固态电池,可实现大规模量产。

中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司新体系电池测试研发工程师韩策则从测试评价角度指出,业界需直观关注界面问题,且界面对空气敏感,需动态观测长周期循环中界面演变,故需引入原位技术。界面问题可归为接触问题和副反应问题。

对于接触问题,可用原位CT技术观测电池内部各层堆叠,纳米级分辨率能清晰显示缺陷位置,如循环后内部孔洞裂纹,甚至发现部分出现在集流体上;原位超声技术可通过超声透过率信号,观察电池内部受力均匀性,如硫化物电池使用时施加 20 兆帕压力后的压力均匀性及循环后的应力集中情况。

对于界面副反应问题,可借助原位XRD对薄电池单体做透射扫描,观察循环中结构变化;中汽研新能源汽车检验中心还在开发基于电化学阻抗的原位技术,结合弛豫时间分布,区分正极侧和负极侧界面问题,判断哪侧对电池损伤影响更大。

韩策,中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司新体系电池测试研发工程师

与此同时,韩策认为测试平台不能仅局限于界面层级,需从全层级优化电池设计。以硫化物电池压力问题为例,液态锂离子电池无需高压力,而硫化物电池单体测试需100吨压机加压上夹具。解决此问题,材料层面需提升电解质膜、电极的延展性和力学性能;单体层面需明确合适加压值及压力对寿命的影响;系统层级需解决模组或壳体提供压力、布置传感器监测调控压力的问题,因车仅关注电池性能,需在系统层级解决压力困扰。对于对温度敏感的聚合物体系,也需从全层级关注温度相关参数。

针对固态电池本质安全,深圳泰科聚能新能源材料有限公司董事长杨蕤介绍了塑晶半固态电解质TISE技术据悉,泰科聚能TISE高安全技术可以实现电解质材料阻燃,能允许电池包整体设计上减少外加阻燃、冷却系统及装置,进而使得电池成本整体降低。

基于TISE高安全技术,电芯遇高热环境主动降压,缓慢释放能量,有效阻止高压骤降带来的剧烈升温,长时间的热箱状态下(持续7小时至200℃)不燃烧不爆炸,且工作电压保持3.5小时。当电池在高温/针刺/挤压/过充等特殊情况下,通过现有电解质材料的化学反应,直接在隔膜、正极上形成绝缘性保护被膜,实现阻燃、阻断热失控。

毋庸置疑,成本问题依然是固态电池实现大规模应用的重要阻碍。如何在保证性能与安全的前提下降低成本,成为行业及企业需要重点攻克的难题,也是固态电池能否广泛普及的关键因素之一。

梁世硕指出,为解决固态电池成本过高的问题,太蓝新能源提出“4-3-2-1” 减材制造理念,以推动固态电池成本逐步降低,同时能提升电池安全性能,比如太蓝无隔膜半固态电池在耐挤压(挤压变形量60%)、耐过充(过充电压19V)、耐高温(200 ℃)等关键安全指标上都实现了跨越进阶。

同样的,成本高昂也是当前硫化物全固态电池产业化的核心障碍之一。

韩家骅透露,目前 LPSC 电解质价格处于6000~20000元/kg 区间,对应全固态电池价格为5.9 元~18.9元/Wh,远高于当前液锂电池价格水平。这一现状主要源于上游前驱体Li₂S尚未实现产业化,导致价格居高不下。行业普遍预期 LPSC 电解质价格需降至300~400元/kg 以下。

与之相对应的,在产能方面,2025 年硫化物电解质合计产能合计735吨,不足 GWh级全固态电池(ASSB)应用需求,且除中科固能外,多数产线为10~20吨级实验线。长期来看,2028 年左右大部分企业将把产线扩建至千吨级,整体产能预计提升至16620吨,对应18GWh;出光兴产、浦项 JK、中科固能等企业已公开表态,计划至2030年建立接近万吨级产线。

03.

干法/湿法生产工艺:变革与挑战并存

“当前,一旦进入固态体系研究领域,其与液态体系的差异便愈发显著。”青岛大学教授,博士生导师郭向欣表示,令人倍感欣慰的是,如今这种差异化特征正日益凸显,科研工作者已真正迈入固态体系的专项研究阶段,而非沿用此前液态体系的认知框架与研究方法来解读固态领域的相关问题。

郭向欣进一步表示,固态体系的研究本身极具挑战性。因此,开展固态相关研究,核心在于精准把握其与液态体系的本质差异,聚焦这一关键核心问题,针对性地推进技术研发与理论探索工作,方能取得突破性进展。

全固态电池生产工艺与液锂电池相比存在显著变革,同时面临多重技术挑战。前段工艺方面,湿法工艺需增加烘烤环节但仍可能残留水分,部分企业倾向于采用干法工艺以降低溶剂影响,但干法相关设备(如混料、纤维化一体化设备、成膜复合一体化设备等)尚不成熟,目前多以中试级设备为主,量产级设备亟待推进。

中段工艺取消了注液环节,但需新增等静压工艺,通过高压均匀作用提升极片及电解质膜致密性,优化界面接触效率。不过,等静压工艺在设备、工艺流程、量产应用及产能建设方面仍面临较多难题。辊压转印工艺已实现突破,一体化设备可完成卷对卷规模化连续生产,提升了生产效率和良率。此外,全固态电池需在极片边缘增加胶框,避免等静压过程中边缘短路并隔绝空气,目前印刷、涂胶、预制胶框等工艺方向仍在探索中。同时,全固态产线对干燥度要求极高,露点需控制在-40度以下。

深圳市曼恩斯特科技股份有限公司产品总监许玉山透露,曼恩斯特在固态电池领域优势显著,曼恩斯特干法实验室首创多辊成膜设备,经过大量实验验证,获得客户的高度认可和一致好评;自研干法双螺杆设备采用全陶瓷元件,显著增加使用寿命的同时,避免了金属异物的引入;采用狭缝薄层涂布技术,完美匹配湿法电解质涂布的技术需求;曼恩斯特拥有整线研制能力,支持固态干湿法工艺设备的个性化定制。针对半固态电池已完成涂布工艺实验验证并推出生产设备。目前,曼恩斯特聚焦极片制备设备研发,覆盖干湿法工艺路线。

许玉山,深圳市曼恩斯特科技股份有限公司产品总监

曼恩斯特推出了三大系统解决方案,包括实现粉体到纤维化造粒全流程自动化的干法粉体处理系统、采用多辊连轧技术保障膜片精度的干法多辊双面成膜复合系统,以及具备干膜厚度1-15um控制能力、非接触式涂布优势的湿法电解质薄涂系统。

核心设备涵盖适配不同场景的三款粉料混合设备(双运动混合机、强力混合机、VC 混合机)、三款纤维化设备(强力混合机、气流粉碎机、干法双螺杆)、预成膜设备(钢带预成膜与对辊预成膜),以及成膜压延模块(单面/双面成膜复合一体设备),通过精准控制工艺参数,解决膜片面密度与厚度一致性等行业痛点,为固态电池极片制造提供高效稳定的技术支持。

“嘉拓智能早在2020年便开始布局干法工艺路线,其在液态电池中未凸显的优势,在全固态电池领域得以充分发挥。”松山湖嘉拓智能设备有限公司战略技术高级经理宋海威介绍到,公司当前设备研发聚焦前端极片制造环节,覆盖干湿法全流程设备,其中湿法工艺包含搅拌、涂布、辊压、分切、模切等设备;干法工艺则涵盖干混、成膜减薄、压延及锂金属负极制备设备。其中,涂布机作为极片制造中物料暴露最多、与空气接触最频繁的关键设备,成为环境管控的重点对象。

针对涂布环节的环境与安全风险,嘉拓推出定制化小环境管控方案,采用分段式设计并通入高纯惰性气体、配备水氧精密检测仪,同时优化操作便捷性;锂金属负极制备设备则实现减薄与复合功能集成,通过全密封氩气保护及精密检测保障生产稳定安全。

作为干法电极领域核心力量,清研电子以粉体成膜技术为锚点,持续深耕干法电极前沿工艺。

深圳清研电子科技有限公司副总经理李鑫介绍到,清研电子聚焦全固态电池传统湿法工艺适配性差、固 - 固界面接触不佳两大核心难题,实现干法电极技术颠覆性突破。针对固态电池材料特殊需求,公司开发“干法专属材料体系”:干法专用 PTFE 粘结剂(TYB-005)通过工艺优化实现完全纤维化,解决传统粘结剂离子传导阻塞问题;干法专用涂碳箔(铝箔 / 铜箔)可降低界面阻抗与电池内阻,提升粘结附着力、放电倍率等关键性能,适配干法电极与固态电解质的复合需求。

此外,清研电子自主研发的干法电极专用装备,实现工艺与装备深度耦合,支撑规模化生产,其多辊双面成膜复合一体化装备已具备幅宽1200mm、速度80m/min 的干法负极量产能力,前段工序核心设备比如混合均质一体机也具备高效冷却、低残留、高均匀性等优势,支撑规模化生产。

04.

整线集成化与AI智能化

固态电池从实验室走向量产,需攻克三大关键工艺难题。首先是固态电解质的规模化低成本制备,其次是固-固界面的构筑与稳定化,最后是首次激活与性能稳定化的化成分容工艺,需通过精细的激活过程形成稳定固 - 固界面,同时兼顾生产效率与一致性,是量产落地的关键环节。

而固态电池的化成过程是“力-热-电”多物理场耦合的系统工程,直接决定电池最终质量。相较于传统液态锂离子电池,固态电池的化成工艺窗口提出了更严苛要求。

叶正平,无锡先导智能装备股份有限公司营销总经理

无锡先导智能装备股份有限公司营销总经理叶正平表示,当前的高精度伺服电动压力系统,其压力上限大约在35兆帕左右,然而为了满足全固态电池化成以及其他工艺对更高压力的需求,未来的技术趋势正向着新一代高精度伺服液压系统演进,其目标压力将超过45兆帕。另外,传统温控方式存在温差大的问题,而先进立体式温控技术通过3D液冷/液热系统实现革新。最后,基于模型的智能电化学算法在电池化成中的应用同样至关重要,技术趋势正从固定恒流恒压(CC-CV)模式转向 AI 驱动的动态化成策略。

未来固态电池化成工艺将通过高度集成、柔性兼容、数据驱动三大核心特征实现效率与产能跃升。此外,行业发展还将聚焦多个关键趋势,比如原位监测、AI+大数据、超高压/脉冲加压技术、设备与工艺的深度耦合等等。

宋海威也表示,未来,嘉拓将以全固态电池设备的整线集成与高度智能化为核心方向,依托人工智能、人形机器人及中控平台等技术,打造密闭环境下的“无人化”生产线,该模式可保障安全、提升电池性能并兼顾效率与降本。目前公司已启动实验型小设备整线集成工作,组建专业团队开展相关技术研究,将其列为未来5-10年的核心发展目标。

深圳市科晶智达科技有限公司总经理夏利围绕研发工具维度,分享了 AI 时代背景下材料研发装备的创新实践与探索,为固态电池材料高效开发提供了全新思路。

深圳科晶针对不同材料研发需求,打造了系列高通量研发平台,已在多领域形成成熟方案,同时全力攻关固态电解质筛选难题。针对硫化物、卤化物等固态电解质粘性大、处理难、对气氛要求高的痛点,深圳科晶研发了专用筛选平台,解决了交叉污染、模具电池组装一致性等关键问题。平台整合配料、球磨、干燥、烧结等核心工序,采用炉子外置与手套箱打通的设计,导入新型声共振破碎技术,目前正处于落地阶段,预计明年初面市,将实现硫化物与卤化物电解质的高效筛选。

夏利,深圳市科晶智达科技有限公司总经理

“固态电池的量产之路仍需持续探索,材料开发是关键突破口。”夏利表示,未来,深圳科晶将持续深化材料研发、AI 技术与工程化的融合,构建更高效的研发平台,为固态电池量产赋能。

05.

写在最后

韩家骅表示,全固态电池在乘用车动力领域的商业化可行性,高度依赖价格与能量密度的平衡。

当全固态电池价格为液态三元锂的1.4倍以上时,仅在1000km以上续航需求场景具备商业可行性;当价格降至液态三元锂的1.3倍时,450Wh/kg以上的全固态电芯可实现替代液态三元锂的商业化可行性;当价格进一步降至1.2倍时,替代机会将进一步扩大,对能量密度的需求也相应降低。

综合多方面因素判断,乐观估计下全固态电池将在2030年进入批量应用阶段,2035年装机量有望达到100GWh水平。从应用场景来看,消费类市场对固态电池适配性较高,但市场规模有限;飞行汽车、人形机器人等领域尚处于初期阶段。长期而言,乘用车动力市场尽管技术应用挑战较大,但凭借庞大的市场规模,将成为推动全固态电池产业变革的核心细分场景。

上海屹锂新能源科技有限公司市场营销副总监易立也表示,短期消费级全固态电池率先实现规模化量产,中长期全固态动力电池商业化爆发潜力巨大,储能、低空经济等场景具备远期空间。

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