在新能源汽车产业的激烈竞争中,固态电池技术正成为各大车企和电池制造商竞相追逐的焦点。这一趋势的背后,是国家工信部今年4月发布的动力电池“安全令”,其中“不起火、不爆炸”的强制性要求,不仅提升了固态电池产业化的行业动力,更将其推向了安全底线的新高度。
目前,众多汽车制造商、电池生产商、初创公司和材料供应商已宣布在固态电池领域取得技术突破。这些企业计划在2025年启动样车开发与验证,2027年进行小批量生产,并预计在2030年左右全面开启固态电池的商业化进程。
5月17日,国轩高科在全球科技大会上透露,其在准固态电池和全固态电池的研发上均取得了显著进展。国轩高科采取了双管齐下的策略,同时推进全固态与准固态电池的研发与产业化。
国轩高科首席科学家朱星宝在接受采访时提到,过去因过于注重安全性能,国轩高科曾错过三元电池的发展机遇。但在半固态和全固态技术兴起时,公司重新评估了技术路线,认为这两条路线都能弥补三元电池的短板,同时实现长续航和高安全性能。因此,国轩高科决定同时推进这两条技术路线。
固态电池相较于传统液态电池,具有更高的能量密度和安全性能,其能量密度范围在400~900Wh/kg之间,远高于磷酸铁锂电池的100~160Wh/kg和三元锂电池的150~350Wh/kg。这种电池不仅适用于汽车,还能广泛应用于eVTOL飞行器、人形机器人和储能等领域。
固态电池技术主要分为半固态和全固态两种。半固态电池以氧化物电解质为主,量产能力强但能量密度提升空间有限;全固态电池则以硫化物电解质为代表,性能优越但工艺复杂且成本高昂。丰田、宁德时代和比亚迪等企业选择了硫化物路线,而卫蓝新能源和清陶能源等企业则选择了氧化物和卤化物路线。
尽管固态电池具有显著优势,但其产业化进程仍面临三大瓶颈:固态电解质的离子电导率低、固固界面接触稳定性差以及材料成本高昂。为了提高离子导电率和固固界面稳定性,行业内企业正在积极研发新技术,争取抢占先机。
朱星宝预计,未来五年内,半固态电池将迅速崛起并占据市场主导地位。而全固态电池尚处于成长初期,需要更多的时间和空间来发展。国轩高科同时布局半固态和全固态两条技术路线,旨在短期内通过半固态电池快速抢占市场,同时将全固态电池作为长期战略储备。
据了解,国轩高科的G垣准固态电池能量密度超过300Wh/kg,体积能量密度达到720Wh/L以上,电芯寿命长达10年50万公里。该电池具备4~6C的充放电倍率,可为D级及以上纯电动汽车提供超过1000公里的长续航能力,并通过了3毫米针刺测试,针刺后电池仍能安全放电,放出容量达到此前的96.8%。
G垣准固态电池攻克了多项关键技术,包括固态电解质的创新、硅基负极体积膨胀问题的解决方案以及三元材料安全性的提升。国轩高科还发布了金石全固态电池,能量密度达到350Wh/kg,单体电芯容量为70Ah,较去年提升150%。
国轩高科全固态电池研发负责人潘瑞军表示,公司在全固态电池的关键材料、制造工艺设备等方面取得了突破性进展。目前,国轩高科已打通首条全固态电池中试线,设计产能为0.2GWh,线体100%自主开发,核心设备100%国产化,并申请了30余项相关发明专利。
尽管固态电池的产业化仍处于探索阶段,但国轩高科等企业的积极研发与布局,为固态电池技术的未来发展奠定了坚实基础。