全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化加速突破

前景與挑戰(zhàn)并存

全固態(tài)電池作為新能源產(chǎn)業(yè)“下一代技術”的主攻方向之一，已成為全球競逐的焦點。

近日，固態(tài)電池領域迎來密集的產(chǎn)業(yè)化突破信號。從下游應用、中游制造到上游材料，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)力，將這場技術“競速賽”推向高潮——全固態(tài)電池的商業(yè)化落地，正以前所未有的速度照進現(xiàn)實。

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全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)力，商業(yè)化路徑逐漸明晰

下游整車廠正從技術展望，轉(zhuǎn)向明確的“時間表”，為全固態(tài)電池的商業(yè)化注入強勁信心。奇瑞汽車近日展出其名為“犀牛S”的全固態(tài)電池模組，據(jù)介紹，其電芯能量密度高達600Wh/kg，采用“原位聚合體系固態(tài)電解質(zhì)”與富鋰錳正極材料的組合方案，在極端安全測試中表現(xiàn)穩(wěn)定，并計劃于2026年試運行、2027年全面量產(chǎn)，屆時整車續(xù)航有望沖擊1500公里大關。

傳統(tǒng)巨頭豐田也宣布，計劃最早在2027年推出其首款搭載硫化物全固態(tài)電池的電動車型。而根據(jù)此前規(guī)劃，豐田將初步建設年產(chǎn)10GWh的固態(tài)電池工廠，首批全固態(tài)電池將優(yōu)先供應其雷克薩斯品牌的高端電動車型，進一步強化其在下一代電池技術路徑上的戰(zhàn)略布局。

中游電池制造環(huán)節(jié)，正通過資本投入與技術迭代，夯實產(chǎn)業(yè)化基礎。電池中國觀察到，欣旺達日前推出能量密度達400Wh/kg的“欣·碧霄”聚合物全固態(tài)電池，實現(xiàn)高能量密度、長壽命與高安全性的兼顧；正力新能計劃募資約5000萬港元，專項建設全固態(tài)電池中試線，推動技術從實驗室邁向規(guī)?；嚠a(chǎn)；衛(wèi)藍新能源則憑借約40億元的儲能訂單，為固態(tài)電池開辟了電動車之外的重要商業(yè)化場景。

鋰電設備端，逸飛激光與金羽新能合作交付首批全固態(tài)鋰金屬圓柱電池，展現(xiàn)出其在下一代電池形態(tài)上的前瞻布局；先導智能則憑借“技術同步，裝備先行”的策略，率先實現(xiàn)了固態(tài)電池整線解決方案及關鍵設備的突破——其干法涂布設備可顯著降低能耗，固態(tài)電解質(zhì)復合與無隔膜疊片等創(chuàng)新工藝，已達行業(yè)領先效率，相關設備已進入全球頭部企業(yè)供應鏈并獲重復訂單，為全固態(tài)電池的規(guī)模化量產(chǎn)提前鋪平了裝備道路。

上游材料端，正在集中攻克電解質(zhì)這一核心瓶頸。近日，蜂巢能源與江蘇華盛鋰電攜手，開發(fā)硫化物固態(tài)電解質(zhì)，借助后者在高純度硫化鋰制備上的液相法合成路線優(yōu)勢，推動電解質(zhì)離子電導率突破5.57ms/cm；當升科技與博苑股份深度捆綁，在碘化鋰、硫化鋰等上游關鍵原材料上，展開“材料-化工”跨界合作，被業(yè)界視為硫化物電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)化的重要里程碑；藍固新能源憑借“液態(tài)-混合固液-固態(tài)”全技術路線布局，構(gòu)建了獨特的電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)護城河。

與此同時，清陶能源通過材料創(chuàng)新，開發(fā)出新型O/F共摻的硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)，在實現(xiàn)離子電導率提升的同時，將原材料成本降至傳統(tǒng)體系的3.65%，為硫化物體系的大規(guī)模應用掃清了成本與環(huán)境穩(wěn)定性障礙。

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學術新突破為產(chǎn)業(yè)化掃清障礙

在產(chǎn)業(yè)界加速推進全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的同時，實驗室研究也正協(xié)同并進，致力于從源頭破解其核心技術的固有瓶頸，為攻克產(chǎn)業(yè)化道路上的關鍵技術障礙提供重要支撐。

在界面接觸這一關鍵難題上，前不久中國科學院物理研究所黃學杰團隊取得了重大突破。據(jù)了解，該團隊通過在硫化物電解質(zhì)中引入碘離子，進行陰離子調(diào)控，開發(fā)出國際上首例“零外壓硫化物全固態(tài)鋰金屬電池”。這項技術實現(xiàn)了電極與電解質(zhì)在無需外部加壓下的自主修復與緊密接觸，為解決固-固界面阻抗這一終極難題提供了極具量產(chǎn)潛力的全新方案。

與此同時，離子電導率與低溫性能的困境也迎來新的破解之道。寧波東方理工大學孫學良團隊聯(lián)合國際力量，創(chuàng)新性地研制出超高導的鹵化物電解質(zhì)并厘清三維連續(xù)四面體傳輸路徑，實現(xiàn)超低溫環(huán)境下全固態(tài)電池的常循環(huán)穩(wěn)定運行。這極大拓展了其在地球極區(qū)、航空航天等極端場景的應用邊界。

這兩項突破，分別從“界面接觸”與“離子傳導”兩大核心瓶頸入手，為產(chǎn)業(yè)化加速突圍注入最前沿的原始創(chuàng)新動力。

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前景與挑戰(zhàn)并存

伴隨產(chǎn)學研各界的協(xié)同推進，全固態(tài)電池的商業(yè)化前景正變得愈發(fā)清晰。研究機構(gòu)EVTank預計，到2030年，全球固態(tài)電池出貨量將達到614GWh，其中全固態(tài)電池占比接近30%。這一樂觀預測的背后是清晰的產(chǎn)業(yè)化進程：半固態(tài)電池已實現(xiàn)GWh級出貨，并逐步向乘用車市場滲透，而全固態(tài)電池的量產(chǎn)時間表，則從2030年普遍提前至2027年，部分領軍企業(yè)甚至已啟動產(chǎn)線設計工作。

不過，產(chǎn)業(yè)界對技術挑戰(zhàn)仍保持著清醒認識。海目星激光董事長趙盛宇指出，真正解決固-固界面與穩(wěn)定性問題，固態(tài)電池需走向半導體化、薄膜化、微納結(jié)構(gòu)化，通過精細化控制到原子結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性、可控性才能達到理想狀態(tài)，這一目標可能要在十年后才能實現(xiàn)。蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新也坦言，“全固態(tài)電池領域相關工藝和設備目前遠未成熟，距離真正量產(chǎn)仍有很大差距?！边@種審慎態(tài)度與積極布局并行，體現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的理性與務實。