得(de)固(gu)(gu)態(tai)者得(de)未來(lai)，驅使車企(qi)和電(dian)池廠商(shang)加碼(ma)固(gu)(gu)態(tai)電(dian)池技術競賽(sai)。
今年4月，國家(jia)工信部發布史(shi)上(shang)最(zui)嚴動(dong)力電池“安全令”，“不(bu)(bu)起火(huo)、不(bu)(bu)爆炸(zha)”等強制性要求將固態電池產業(ye)化從行業(ye)動(dong)能上(shang)升到安全底線。
截至(zhi)目前，多家整(zheng)車(che)企業(ye)、電(dian)池(chi)廠商(shang)(shang)、初創公司、材(cai)料廠商(shang)(shang)宣布(bu)了在固態電(dian)池(chi)領域的(de)技術突破。多家企業(ye)定于2025年(nian)(nian)啟(qi)(qi)動樣車(che)開發、上車(che)驗(yan)證，并將在2027年(nian)(nian)啟(qi)(qi)動小批量生(sheng)產，在2030年(nian)(nian)左右開啟(qi)(qi)商(shang)(shang)業(ye)化進(jin)程。
5月17日，國(guo)軒高科（SZ002074，股價23.10元(yuan)，市值416.5億元(yuan)）在(zai)(zai)(zai)2025全(quan)球(qiu)科技大會(hui)上宣布，公司(si)在(zai)(zai)(zai)準(zhun)(zhun)固態電池(chi)和全(quan)固態電池(chi)研發(fa)進展上取得突破。在(zai)(zai)(zai)產業化路線上，國(guo)軒高科采取了(le)全(quan)固態與準(zhun)(zhun)固態雙(shuang)路線并(bing)行的策略。
全固態電池(chi)概念車 圖片來源(yuan)：每經記(ji)者 張寶蓮(lian)攝
“三(san)元（電池(chi)）來臨的時候(hou)(hou)，我們有技(ji)術(shu)但沒(mei)有大膽(dan)地(di)推出(chu)，因(yin)為國(guo)軒一直(zhi)想把電池(chi)做(zuo)得安(an)(an)全(quan)，我們錯過了(le)那個機會。當(dang)半固態和全(quan)固態技(ji)術(shu)來臨的時候(hou)(hou)，董(dong)事長(chang)重(zhong)新評(ping)估了(le)技(ji)術(shu)路(lu)(lu)線，不(bu)論哪種，都可(ke)以把三(san)元的短處補上，可(ke)以兼(jian)容長(chang)續航、高安(an)(an)全(quan)。這(zhe)種情況下，董(dong)事長(chang)前幾年大力地(di)布(bu)局，兩條路(lu)(lu)線都要走(zou)。”5月17日(ri)，國(guo)軒高科首席(xi)科學家朱星(xing)寶在接受包括《每日(ri)經(jing)濟(ji)新聞(wen)》在內(nei)的媒體采訪時表示(shi)。
通常而(er)(er)言，磷(lin)酸鐵鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度在(zai)(zai)100～160Wh/kg（每千克電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)所能(neng)(neng)存儲的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)）之(zhi)間(jian)，三元(yuan)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)在(zai)(zai)150～350Wh/kg之(zhi)間(jian)，固(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)則在(zai)(zai)400～900Wh/kg之(zhi)間(jian)。能(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度上(shang)(shang)限決定(ding)了電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)續航里(li)程(cheng)，當電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)性能(neng)(neng)達到物(wu)理上(shang)(shang)的(de)天(tian)花板時，往(wang)固(gu)態(tai)、半固(gu)態(tai)發展則是必然趨(qu)勢，而(er)(er)這樣的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)應(ying)用范圍更廣，不僅可(ke)以(yi)應(ying)用在(zai)(zai)車上(shang)(shang)，還可(ke)應(ying)用在(zai)(zai)eVTOL（電(dian)(dian)(dian)動垂直起(qi)降(jiang)飛(fei)行器）、人形(xing)機器人、儲能(neng)(neng)等新領域。
目(mu)前，固(gu)(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)技術主要分為半固(gu)(gu)態(tai)和全固(gu)(gu)態(tai)兩種路(lu)線(xian)。半固(gu)(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)以氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質為主，量產能(neng)(neng)力較強(qiang)，但(dan)(dan)能(neng)(neng)量密(mi)度提升(sheng)空間有(you)限(xian)；全固(gu)(gu)態(tai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)則以硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質為代(dai)(dai)表，性能(neng)(neng)優越，但(dan)(dan)工藝復雜且成本高昂(ang)。例(li)如豐(feng)田、寧德(de)時代(dai)(dai)、比(bi)亞迪等選(xuan)擇(ze)走硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)路(lu)線(xian)，衛(wei)藍新(xin)能(neng)(neng)源、清陶(tao)能(neng)(neng)源等走氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)、鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)等路(lu)線(xian)。
需要(yao)指出，固態(tai)電池相較(jiao)于傳統(tong)液態(tai)電池，具有(you)更(geng)高的能量(liang)密度(du)和(he)安全性能等顯著優(you)勢(shi)，從(cong)工藝(yi)優(you)化和(he)持續(xu)降本等方面不斷推(tui)動其(qi)商(shang)業化落地，這(zhe)個過程和(he)進展值(zhi)得(de)市場持續(xu)關注和(he)期待。
從行業整(zheng)體來看，固態(tai)電池的產(chan)業化進(jin)程受到三大(da)瓶(ping)頸制(zhi)約：一是固態(tai)電解質的離子電導率低，導致電池性(xing)能受限；二(er)是固固界面接觸(chu)穩定性(xing)差，影響(xiang)電池壽命；三是材料成本(ben)高(gao)昂。
在提高(gao)離子導電(dian)率(lv)、固固界面穩定性上，業(ye)內企業(ye)在馬不停蹄地向前推進，爭取再快人一步。
據(ju)朱星寶判斷(duan)，在接(jie)下來的五年內(nei)，半固態(tai)電(dian)(dian)池將迅速(su)崛起并占據(ju)市場主導(dao)地位。相較之下，全(quan)固態(tai)電(dian)(dian)池尚處于成(cheng)長初期，需(xu)要給予其一定的時(shi)間和空間來發展(zhan)。當下對全(quan)固態(tai)電(dian)(dian)池抱(bao)有過(guo)高期待并不現實(shi)，鋰離子電(dian)(dian)池發展(zhan)了(le)三四十(shi)年才達到如今的水(shui)平，而全(quan)固態(tai)電(dian)(dian)池才剛剛起步，不應過(guo)早對其提(ti)出過(guo)高要求。
“國軒高科之所以(yi)同時布(bu)局半固(gu)態(tai)(tai)和全(quan)固(gu)態(tai)(tai)兩條技術路線，正(zheng)是出于這樣(yang)的(de)考量。半固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池(chi)在短期(qi)內能夠快速(su)推向市場(chang)，而全(quan)固(gu)態(tai)(tai)電(dian)池(chi)則(ze)作為長期(qi)戰(zhan)略儲備，擁(yong)有廣闊的(de)成長空間。通(tong)過(guo)這次的(de)技術拉(la)練(lian)，我(wo)們驗證(zheng)了(le)團隊在兩條路線上的(de)實力與韌性(xing)。”朱星寶(bao)說。
據(ju)了(le)解，G垣準固(gu)態(tai)電(dian)(dian)池(chi)能(neng)量(liang)密(mi)度在300Wh/kg以(yi)上，電(dian)(dian)池(chi)的體積能(neng)量(liang)密(mi)度在720Wh/L（瓦(wa)時每(mei)升）以(yi)上，電(dian)(dian)芯壽命達(da)到10年(nian)50萬公(gong)里。4～6C的充放電(dian)(dian)倍(bei)率，可為D級及(ji)以(yi)上純(chun)電(dian)(dian)動汽車提供1000公(gong)里以(yi)上長(chang)續(xu)航能(neng)力。該電(dian)(dian)池(chi)通過(guo)了(le)3毫米針(zhen)刺(ci)測試，針(zhen)刺(ci)過(guo)后電(dian)(dian)池(chi)在再生狀態(tai)下繼續(xu)安全放電(dian)(dian)，放出容量(liang)為此(ci)前的96.8%。
國軒(xuan)高科G垣(yuan)準固態電池 圖(tu)片來源：每經記者 張寶蓮 攝
據(ju)朱(zhu)星寶(bao)介(jie)紹(shao)，這款高鎳(nie)、高硅、高比(bi)能(neng)電(dian)池攻(gong)克了多項電(dian)池關鍵技術。其一，對(dui)固(gu)態電(dian)解(jie)質的(de)創新。傳(chuan)統液態電(dian)池通(tong)過浸(jin)潤電(dian)解(jie)液實現對(dui)離子的(de)傳(chuan)導(dao)，但(dan)隔(ge)膜(mo)本身不具備離子導(dao)電(dian)能(neng)力。而國軒采用閉(bi)孔固(gu)態電(dian)解(jie)質，擁有較高的(de)離子傳(chuan)導(dao)能(neng)力，離子遷移數幾(ji)近于100%理論(lun)上(shang)限，而液態電(dian)解(jie)質僅有0.3～0.4。
其二，針對硅(gui)基(ji)(ji)負(fu)極體(ti)積膨(peng)脹問(wen)題，提出了體(ti)積自(zi)適(shi)應方案。傳統而言(yan)，硅(gui)基(ji)(ji)材料(liao)體(ti)積膨(peng)脹可達到300%，易造成(cheng)大量的界(jie)面分裂。國(guo)軒(xuan)可以實(shi)現界(jie)面原子級咬合，讓硅(gui)基(ji)(ji)負(fu)極材料(liao)限制膨(peng)脹在25%以內，并在硅(gui)表面采用(yong)一整套(tao)SEI（固態電解質界(jie)面膜(mo)）原位修復技術避免SEI膜(mo)增(zeng)厚。
其(qi)三，三元(yuan)(yuan)材料中的高(gao)鎳影響了電池安全系數，易造成電池熱失控等問題(ti)。國(guo)軒高(gao)科針(zhen)對(dui)這一(yi)核心問題(ti)——通(tong)過(guo)摻入穩定粒子穩定氧(yang)晶格、利用(yong)固(gu)態(tai)電解(jie)質(zhi)中的自由基捕獲氧(yang)氣以及隔(ge)離氧(yang)化氣體(ti)與還原氣體(ti)三步(bu)法，確保三元(yuan)(yuan)體(ti)系的安全性。
據記(ji)者了解，材料成本的高(gao)昂會使得相關(guan)產(chan)品率先應用于(yu)中高(gao)端新能源車(che)型上。朱(zhu)星寶(bao)向《每(mei)日經濟(ji)新聞(wen)》記(ji)者表示(shi)，G垣半固(gu)態電池(chi)用于(yu)單車(che)的成本目前(qian)不便透露，但是可以明確價格不會太高(gao)。
需要指出，固態電(dian)池相較于傳統(tong)液態電(dian)池，具有更高的(de)能量密度和安全性(xing)，但其產業化仍處于探索階段。
據(ju)悉，國軒(xuan)此次發(fa)布的為(wei)金石全(quan)固(gu)(gu)態電池(chi)，屬(shu)于硫(liu)化物路線，能(neng)量密度為(wei)350Wh/kg，單體電芯容量為(wei)70Ah，較去年(nian)提升150%。據(ju)國軒(xuan)高科全(quan)固(gu)(gu)態電池(chi)研發(fa)負責人潘(pan)瑞軍介紹，國軒(xuan)高科在全(quan)固(gu)(gu)態電池(chi)的關鍵(jian)材料(liao)、制(zhi)造(zao)工藝(yi)設備等方面取得突破性的進展(zhan)。
在材料(liao)(liao)創新方面，國軒(xuan)高科硫化物電(dian)解質的(de)離子電(dian)導率達(da)到16mS/cm（毫西門子每厘米），較2024年提升(sheng)60%，通(tong)過最新的(de)微納化加(jia)工(gong)技術，將電(dian)解質粒(li)徑(jing)降低至(zhi)100nm；正(zheng)負極材料(liao)(liao)的(de)克容(rong)量(liang)(liang)也實(shi)現較大突破，目前高鎳單晶正(zheng)極容(rong)量(liang)(liang)可(ke)達(da)240mAh/g（電(dian)極材料(liao)(liao)的(de)比容(rong)量(liang)(liang)），三維(wei)介孔硅負極容(rong)量(liang)(liang)可(ke)達(da)1800mAh/g。
此外，國軒(xuan)高科首(shou)條全固(gu)態電(dian)池中(zhong)試(shi)線正式打通(tong)，設計(ji)產能(neng)達0.2GWh（吉(ji)瓦時），線體100%自主開發率(lv)，實現核心設備100%
