東風、國軒高科、容百科技、太藍：2025年固態(tài)電池最新進展

第一電動大牛作者 NE時代 2025-04-11 14:42

近期，在百人會論壇上，東風、國軒高科、容百科技、太藍等固態(tài)電池上下游企業(yè)都發(fā)布了他們的固態(tài)電池產業(yè)化的最新進展。

01.東風汽車

2023年12月，東風獲批國家重點專項，項目2027年將實現整車示范推廣。

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

東風布局的是復合固態(tài)電池，兼具安全性、能量密度和經濟性，率先在商業(yè)化推廣起來。復合電解質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、高強度等特征，工藝較成熟。

面對固態(tài)電池的機遇，東風正與上下游合作伙伴，通過政策引導、產學研合作，加快突破工程化技術，推動固態(tài)電池快速發(fā)展。比如，原材料方面，正極高鎳三元前驅體、負極硅碳原料、電解質鋯原料、硫化鋰。電池材料方面，正極高鎳三元/富鋰錳基，負極硅負極/金屬鋰，固態(tài)電解質的氧化物/鹵化物/硫化物以及涂覆復合膜/自支撐膜。設備方面，等靜壓機和干法電極設備等。電池生產方面，更高性能的電池、更易回收利用的電池、更節(jié)能環(huán)保的生產方式。

02.國軒高科

未來動力電池發(fā)展兩條路線，一是高能量路線，一是性價比路線。

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?；旧希瑥?80~350Wh/kg開始，就要進入半固態(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，正處于攻關階段。到500~600Wh/kg，無稀有金屬電池、鋰空氣電池，處于預研階段。

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上發(fā)布首款全固態(tài)電池產品“金石電池”，實現350Wh/kg的能量密度及3000次以上的循環(huán)壽命，PACK能量密度達到280Wh/kg，續(xù)航里程1000km，通過200℃熱箱測試，電芯本征安全實現突破。

去年，國軒高科同步設計了硫化物全固態(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。”國軒高科首席科學家朱星寶在百人會上說。

在硫化物電池的研究過程中，國軒發(fā)現了一個關鍵問題。以模具電池為例，它們能夠良好運行，功率表現不錯，循環(huán)次數甚至可以達到 1 萬圈以上。但是，一旦將電池規(guī)格放大到 5 Ah的電芯時，情況發(fā)生了顯著變化，其性能表現截然不同。進一步地，如果從 5 Ah的電芯再放大到 30 Ah的電芯，電池的工藝參數以及性能指標更是有著天壤之別，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電芯的思路已經不再適用。

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

國軒在鋰金屬電池領域有所布局。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，采用快離子導體包覆正極、原位固化、柔性離子導體膜、超薄金屬鋰等技術，才達到了當前的性能水平。

正如此前所提及的，單純依靠固態(tài)電池技術，朱星寶認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)布一個高安全電池。在朱星寶看來，半固態(tài)、準固態(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)電池當下做的事情。

03. 容百科技

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

在成本端，硫化物固態(tài)電解質的關鍵原料硫化鋰的價格在幾年前還高達每千克1500美元，是液態(tài)電解質的150倍。當下通過工藝優(yōu)化良率的提升，利用硫化氫等化學轉化工藝技術，使得硫化鋰的生產成本正在迅速降低。

隨著硫化鋰和硫化物固態(tài)電解質的規(guī)?；?，生產干法電極技術的引入，安全材料和零部件的簡化，預計到2035年，電芯BOM成本有望降至每瓦時0.4元以下。

全固態(tài)電池“干”、“壓”、“疊”等工藝設備不成熟，是阻礙其產業(yè)化的卡點之一。極片干電極技術性能、成本優(yōu)勢大，但設備放大困難；活性材料高壓下易破碎、極片致密度低，載流子迂曲度高；電解質膜工藝技術成熟度低，設備開發(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，需要借助能實現高溫高壓的WIP等靜壓機。但這類設備以液體為壓力介質，需要加入密封工序，緊致工序就需要30分鐘。

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

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

當前雖然已經有許多解決方案，但全固態(tài)電池仍面臨著諸多技術難題，產業(yè)化障礙涉及材料、界面、極片和電芯不同層面。正極、負極與固態(tài)電解質之間的高界面阻抗，可以說是全固態(tài)電池當下面臨的最大的技術瓶頸。

高界面阻抗的形成原因主要有二，一是材料接觸時不可避免產生空隙，導致電化學不穩(wěn)定性增高；二是在充放電過程中電極體積膨脹會引發(fā)界面分離。對此，業(yè)內正在通過固態(tài)電解質改性、采用高溫高壓工藝擴大有效接觸界面，以及在正極采用包覆鈮/鋯的鋰氧化物涂層技術、在負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)電池領域，干法電極技術雖被視為關鍵工藝，但其使用的PTFE（聚四氟乙烯）粘結劑作為全氟化合物，已被證實對環(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)正積極推動替代材料的開發(fā)，以及尋找在降低PTFE用量的同時確保離子電導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)形成的粘結劑，預涂覆于正極材料，可以大幅減少70%以上的PTFE用量，同步解決環(huán)保問題與離子傳導需求。

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

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系產品成本與現有材料體系相當，而其循環(huán)、存儲性能達到行業(yè)領先水平并獲得客戶認可。并且，容百科技已率先實現了全固態(tài)電池用大單晶技術的商業(yè)化應用，該技術在大幅增加晶粒尺寸的同時，能夠確保更高的容量、壓實密度和更長的循環(huán)壽命。產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現單晶與多晶的雙路線布局。在超高鎳產品上，即使采用單晶結構，仍可實現230mAh/g以上的超高容量。單晶和多晶產品均已實現對國內外頭部客戶的噸級出貨。

在固態(tài)電解質方面，容百科技聚焦在硫化物與鹵化物兩大技術路線，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。公司的全固態(tài)軟包電池在大氣環(huán)境中經過裁剪后，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。經測試驗證，應用容百科技1微米級LPSC硫化物固態(tài)電解質制備的全固態(tài)電池，在1000周循環(huán)后保持率在80%以上。

04.太藍

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

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