半固态电池拉开产业化帷幕 全固态化仍面临挑战

“固态电池以其高安全性、长寿命和高能量密度等优势备受业界瞩目。不过，全固态电池在离子电导率、固固界面和循环性能等方面存在的问题尚未完全解决。”中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教在近日举行的2024固态电池产业生态圈企业家峰会上表示。
　　今年以来，随着智己汽车L6车型宣布搭载半固态电池、国轩高科发布半固态电池等一系列进展，固态电池商业化、产业化进程成为市场热点。专家认为，从半固态向准固态、全固态过渡的进程看，当前整条产业链在材料端、工艺端、装备端等诸多方面仍有难题待解。

　　产品形态逐步演化

　　蔚来150kWh半固态电池包开始试运行，智己L6车型宣布搭载半固态电池，国轩高科发布半固态电池产品并预计年底实现装车、明年批量交付……今年以来，多家主机厂或电池厂商宣布半固态电池技术取得进展，并推动固态电池产业化。而低空经济兴起，进一步催生了对动力电池更高能量密度、更高安全性的需求。

　　“市场高度关注固态电池相关进展。相比传统锂电池，固态电池通过材料创新，用固态电解质替代原来的电解液，能量密度得到提升，同时安全性也有提高。”清陶（昆山）能源发展集团股份有限公司联合创始人、总经理李峥表示。

　　从多家头部电池厂商与主机厂的“进度表”看，真正实现全固态电池装车普遍预期要到2027年左右。宁德时代在近日的投资者调研中表示，如果用技术和制造成熟度作为评价体系（1-9分），公司的全固态电池研发项目目前处于4分水平，目标是2027年达到7-8分的水平，有望实现小批量生产全固态电池。广汽集团称，公司固态电池已经取得突破性进展，计划广汽埃安将于2026年实现全固态电池量产搭载，旗下昊铂品牌车型将率先采用。

　　在全固态电池产业化前，半固态、准固态电池等过渡性产品将逐步展开应用。国轩高科此前在接受机构调研时表示，公司的全固态电池目前已实现车规级电芯制备，半固态电池已具备产业化能力。

　　“2027年之前解决全固态电池量产所有问题概率很低。因此，前置能解决的问题先解决，能够率先量产的装备和工艺先验证，从半固态逐渐向全固态演进。”李峥说。

　　多个问题亟待解决

　　尽管近几年行业实现很多关键技术的突破，但全固态电池产业化仍面临诸多挑战，包括材料选择、工艺装备到后续的系统集成、整车验证、热管理策略等。

　　以固态电解质为例，当前的技术路线主要包括氧化物、硫化物、聚合物等，单一种类材料各有优缺点。如聚合物加工性较好，聚合物基的全固态电池已有产业化先例，但其离子导电率较低，低温性能差；无机材料工艺兼容性比较差，难以做到致密。“单一的固态电解质材料难以满足全固态电池的要求。我们开展很多探索，希望把氧化物、聚合物包括液态电解质的优势尽可能兼容。”北京卫蓝新能源科技有限公司研发总监徐航宇表示。

　　蜂巢能源前沿技术研发总经理苗力孝则表示，全固态电池产业化的挑战包含材料成本、膜的制备、电芯制造等。“液态电池有隔膜，可以对极片进行包裹，避免极片之间错位导致的短路。而固态电池没有隔膜，堆叠电芯的边缘工艺很难解决。”

　　从设备角度看，全固态电池的量产同样面临难题。利元亨研究院院长杜义贤表示，以硫化物全固态电池为例，前段的混料和涂布是核心问题，中段的胶框成型是技术难点，后段高压化成时压力均匀性问题也需要解决。

　　另外，全固态电池的回收问题同样需要解决。“相比液态电池，全固态电池使用的硫化物、卤化物遇到空气中的水会释放有毒气体，需要避免对回收人员造成伤害。”苗力孝说。