東風(fēng)、國軒高科、容百科技、太藍(lán)：2025年固態(tài)電池最新進(jìn)展

第一電動(dòng)大牛作者 NE時(shí)代 2025-04-11 14:42

近期，在百人會(huì)論壇上，東風(fēng)、國軒高科、容百科技、太藍(lán)等固態(tài)電池上下游企業(yè)都發(fā)布了他們的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的最新進(jìn)展。

01.東風(fēng)汽車

2023年12月，東風(fēng)獲批國家重點(diǎn)專項(xiàng)，項(xiàng)目2027年將實(shí)現(xiàn)整車示范推廣。

在此之前，2018年，東風(fēng)固態(tài)電池正式立項(xiàng)，2020年6月，搭載東風(fēng)固態(tài)電池系統(tǒng)的整車下線。2021年12月，東風(fēng)獲得國內(nèi)首款固態(tài)電池乘用車公告。到今年3月，東風(fēng)固態(tài)電池整車的運(yùn)營里程突破230萬公里。

東風(fēng)布局的是復(fù)合固態(tài)電池，兼具安全性、能量密度和經(jīng)濟(jì)性，率先在商業(yè)化推廣起來。復(fù)合電解質(zhì)采用了聚合物柔性離子傳輸材料、剛性骨架支撐材料，具有高離子傳輸、高耐熱性、高強(qiáng)度等特征，工藝較成熟。

面對固態(tài)電池的機(jī)遇，東風(fēng)正與上下游合作伙伴，通過政策引導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研合作，加快突破工程化技術(shù)，推動(dòng)固態(tài)電池快速發(fā)展。比如，原材料方面，正極高鎳三元前驅(qū)體、負(fù)極硅碳原料、電解質(zhì)鋯原料、硫化鋰。電池材料方面，正極高鎳三元/富鋰錳基，負(fù)極硅負(fù)極/金屬鋰，固態(tài)電解質(zhì)的氧化物/鹵化物/硫化物以及涂覆復(fù)合膜/自支撐膜。設(shè)備方面，等靜壓機(jī)和干法電極設(shè)備等。電池生產(chǎn)方面，更高性能的電池、更易回收利用的電池、更節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)方式。

02.國軒高科

未來動(dòng)力電池發(fā)展兩條路線，一是高能量路線，一是性價(jià)比路線。

若按能量密度來劃分，240~280Wh/kg及以下能量密度，是目前發(fā)展比較成熟的階段?；旧?，從280~350Wh/kg開始，就要進(jìn)入半固態(tài)電池、固態(tài)電池的研發(fā)階段。到400Wh/kg以上，就需要富鋰錳基、金屬鋰，正處于攻關(guān)階段。到500~600Wh/kg，無稀有金屬電池、鋰空氣電池，處于預(yù)研階段。

國軒高科從2017年開始做半固態(tài)電池，2022年發(fā)布首款半固態(tài)電池，能量密度360Wh/kg，續(xù)航做到1000公里。2024年5月，在國軒高科第十三屆科技大會(huì)上發(fā)布首款全固態(tài)電池產(chǎn)品“金石電池”，實(shí)現(xiàn)350Wh/kg的能量密度及3000次以上的循環(huán)壽命，PACK能量密度達(dá)到280Wh/kg，續(xù)航里程1000km，通過200℃熱箱測試，電芯本征安全實(shí)現(xiàn)突破。

去年，國軒高科同步設(shè)計(jì)了硫化物全固態(tài)電池的PACK。但是，“這并不是想要把硫化物一下子就要推上產(chǎn)業(yè)化。國軒的思路是想要在硫化物路線上，從電池的全鏈條俯瞰硫化物全固態(tài)電池究竟存在哪些材料和工藝的缺陷，這是我們想要做的事情?！眹幐呖剖紫茖W(xué)家朱星寶在百人會(huì)上說。

在硫化物電池的研究過程中，國軒發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵問題。以模具電池為例，它們能夠良好運(yùn)行，功率表現(xiàn)不錯(cuò)，循環(huán)次數(shù)甚至可以達(dá)到 1 萬圈以上。但是，一旦將電池規(guī)格放大到 5 Ah的電芯時(shí)，情況發(fā)生了顯著變化，其性能表現(xiàn)截然不同。進(jìn)一步地，如果從 5 Ah的電芯再放大到 30 Ah的電芯，電池的工藝參數(shù)以及性能指標(biāo)更是有著天壤之別，完全不能相提并論。這表明，在全固態(tài)電池的研發(fā)中，如同液態(tài)電池一般，開發(fā)完成 5 Ah的電芯后，便可以直接開發(fā)出 30 Ah、60 Ah甚至 100 Ah電芯的思路已經(jīng)不再適用。

實(shí)際上，隨著電池規(guī)模的不斷放大，電池所有的制備工藝參數(shù)以及性能都需要重新進(jìn)行評估。而且，難度系數(shù)呈指數(shù)級增加。

國軒在鋰金屬電池領(lǐng)域有所布局。目前，國軒正在研究 20 Ah的電芯，該電芯已完成四百多圈循環(huán)測試，容量保持率在 90% 以上。

需要注意的是，這款鋰金屬電池并非全固態(tài)電池，而是基于半固態(tài)電池，采用快離子導(dǎo)體包覆正極、原位固化、柔性離子導(dǎo)體膜、超薄金屬鋰等技術(shù)，才達(dá)到了當(dāng)前的性能水平。

正如此前所提及的，單純依靠固態(tài)電池技術(shù)，朱星寶認(rèn)為是無法解決鋰金屬的枝晶問題的。

5月17日，國軒將要發(fā)布一個(gè)高安全電池。在朱星寶看來，半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、全固態(tài)，最終都是想要把電池做得更加安全。即使是半固態(tài)電池，也存在許多講究，面對著工藝、良品率、成本等工程化問題。這才是半固態(tài)電池當(dāng)下做的事情。

03. 容百科技

盡管全固態(tài)電池被認(rèn)為能夠解決當(dāng)前鋰離子電池的缺陷，但仍面臨成本壓力和技術(shù)瓶頸的挑戰(zhàn)。

在成本端，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的關(guān)鍵原料硫化鋰的價(jià)格在幾年前還高達(dá)每千克1500美元，是液態(tài)電解質(zhì)的150倍。當(dāng)下通過工藝優(yōu)化良率的提升，利用硫化氫等化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)，使得硫化鋰的生產(chǎn)成本正在迅速降低。

隨著硫化鋰和硫化物固態(tài)電解質(zhì)的規(guī)模化，生產(chǎn)干法電極技術(shù)的引入，安全材料和零部件的簡化，預(yù)計(jì)到2035年，電芯BOM成本有望降至每瓦時(shí)0.4元以下。

全固態(tài)電池“干”、“壓”、“疊”等工藝設(shè)備不成熟，是阻礙其產(chǎn)業(yè)化的卡點(diǎn)之一。極片干電極技術(shù)性能、成本優(yōu)勢大，但設(shè)備放大困難；活性材料高壓下易破碎、極片致密度低，載流子迂曲度高；電解質(zhì)膜工藝技術(shù)成熟度低，設(shè)備開發(fā)不成熟。

在加壓工藝上，為了解決全固態(tài)電池特有的界面接觸性較差問題，需要借助能實(shí)現(xiàn)高溫高壓的WIP等靜壓機(jī)。但這類設(shè)備以液體為壓力介質(zhì)，需要加入密封工序，緊致工序就需要30分鐘。

而在近期，業(yè)內(nèi)除了均勻加壓設(shè)備，還創(chuàng)新性的引入了食品行業(yè)中的真空設(shè)備工藝，進(jìn)行多方面的嘗試。

最近也有成功的案例顯示，通過這類新型設(shè)備可以成功的制造出壓縮率在40%，厚度偏差在2.5%以內(nèi)的全固態(tài)電池電芯，這與傳統(tǒng)WIP設(shè)備效果相當(dāng)。

當(dāng)前雖然已經(jīng)有許多解決方案，但全固態(tài)電池仍面臨著諸多技術(shù)難題，產(chǎn)業(yè)化障礙涉及材料、界面、極片和電芯不同層面。正極、負(fù)極與固態(tài)電解質(zhì)之間的高界面阻抗，可以說是全固態(tài)電池當(dāng)下面臨的最大的技術(shù)瓶頸。

高界面阻抗的形成原因主要有二，一是材料接觸時(shí)不可避免產(chǎn)生空隙，導(dǎo)致電化學(xué)不穩(wěn)定性增高；二是在充放電過程中電極體積膨脹會(huì)引發(fā)界面分離。對此，業(yè)內(nèi)正在通過固態(tài)電解質(zhì)改性、采用高溫高壓工藝擴(kuò)大有效接觸界面，以及在正極采用包覆鈮/鋯的鋰氧化物涂層技術(shù)、在負(fù)極引入中間層等多維度方案快速解決這些問題。

在全固態(tài)電池領(lǐng)域，干法電極技術(shù)雖被視為關(guān)鍵工藝，但其使用的PTFE（聚四氟乙烯）粘結(jié)劑作為全氟化合物，已被證實(shí)對環(huán)境和人體有害，目前歐美正討論對其的使用限制。為此，行業(yè)正積極推動(dòng)替代材料的開發(fā)，以及尋找在降低PTFE用量的同時(shí)確保離子電導(dǎo)率不衰減的解決方案。例如，在干法工藝中將聚丙烯酸與CMC（羧甲基纖維素）交聯(lián)形成的粘結(jié)劑，預(yù)涂覆于正極材料，可以大幅減少70%以上的PTFE用量，同步解決環(huán)保問題與離子傳導(dǎo)需求。

容百科技正積極推進(jìn)全固態(tài)電池正極材料、固態(tài)電解質(zhì)的產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化布局，并已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展。公司第一代全固態(tài)電池正極材料產(chǎn)品目前正處于噸級驗(yàn)證階段，計(jì)劃年內(nèi)完成材料定型；第二代產(chǎn)品為超高鎳三元材料，正在開發(fā)容量達(dá)240mAh/g的產(chǎn)品；第三代產(chǎn)品是基于富鋰錳基技術(shù)，容量超過300mAh/g的超高容量產(chǎn)品，目前正與重點(diǎn)客戶聯(lián)合推進(jìn)前期開發(fā)。在硫化物固態(tài)電解質(zhì)方面，公司計(jì)劃今年完成中試驗(yàn)證，并于2026年建成量產(chǎn)線。

在全固態(tài)電池正極材料開發(fā)上，容百科技攜手多家客戶共同開發(fā)8系、9系產(chǎn)品，以及適用于全固態(tài)電池的高密度富鋰錳（Mn-rich）正極材料。其中，8系產(chǎn)品成本與現(xiàn)有材料體系相當(dāng)，而其循環(huán)、存儲(chǔ)性能達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平并獲得客戶認(rèn)可。并且，容百科技已率先實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)電池用大單晶技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，該技術(shù)在大幅增加晶粒尺寸的同時(shí)，能夠確保更高的容量、壓實(shí)密度和更長的循環(huán)壽命。產(chǎn)品自去年起已向頭部客戶完成噸級出貨。此外，容百面向全固態(tài)電池開發(fā)的9系三元正極材料已實(shí)現(xiàn)單晶與多晶的雙路線布局。在超高鎳產(chǎn)品上，即使采用單晶結(jié)構(gòu)，仍可實(shí)現(xiàn)230mAh/g以上的超高容量。單晶和多晶產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)對國內(nèi)外頭部客戶的噸級出貨。

在固態(tài)電解質(zhì)方面，容百科技聚焦在硫化物與鹵化物兩大技術(shù)路線，開發(fā)了適配于硫化物和鹵化物體系的濕法成膜和干法成膜技術(shù)。公司的全固態(tài)軟包電池在大氣環(huán)境中經(jīng)過裁剪后，仍能為外部系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源，顯示出較好的安全性能。經(jīng)測試驗(yàn)證，應(yīng)用容百科技1微米級LPSC硫化物固態(tài)電解質(zhì)制備的全固態(tài)電池，在1000周循環(huán)后保持率在80%以上。

04.太藍(lán)

太藍(lán)提到，通過“4-3-2-1”減材制造路線，已經(jīng)率先推出無隔膜固態(tài)電池技術(shù)，作為一項(xiàng)具有高度兼容性的平臺(tái)技術(shù)，同時(shí)適用于半固態(tài)電池和全固態(tài)電池。

基于國家和行業(yè)的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，太藍(lán)開啟了一系列的安全認(rèn)證。耐擠壓，太藍(lán)無隔膜半固態(tài)電池可以承受擠壓形變量達(dá)到60%，液態(tài)電池國標(biāo)為15%。耐過充，太藍(lán)無隔膜半固態(tài)電池可以快充到19V，液態(tài)電池國標(biāo)4.62V。耐高溫，太藍(lán)無隔膜半固態(tài)電池可以耐熱至200℃下保持30分鐘，液態(tài)電池國標(biāo)130℃。

太藍(lán)首創(chuàng)ISFD技術(shù)，通過自研自產(chǎn)的固態(tài)電解質(zhì)材料和界面柔化材料，并結(jié)合固態(tài)電池極片復(fù)合技術(shù)、界面柔化技術(shù)及原位亞微米工業(yè)制膜技術(shù)等三大關(guān)鍵技術(shù)，有效解決固-固界面難題。