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固态电池量产倒计时:2027年能否成为现实?

时间:2025-02-22 11:00:19来源:ITBEAR编辑:快讯团队

随着新能源汽车产业的蓬勃发展,液态电池技术的潜力逐渐逼近极限,固态电池以其卓越的能量密度、长久的使用寿命及无可比拟的安全性,正逐步成为电池技术领域的璀璨新星。各大汽车制造商与电池生产商纷纷投身固态电池的研发竞赛,近期,多家企业宣布了固态电池的量产时间表,预示着新能源领域即将迎来一场技术革新。

在2月15日举办的中国全固态电池创新发展高峰论坛上,比亚迪锂电池有限公司的首席技术官孙华军透露,比亚迪计划在2027年前后启动全固态电池的批量示范装车应用。无独有偶,中国第一汽车集团公司的首席科学家王德平也表示,一汽的全固态电池项目预计将在同年实现小批量应用。在此之前,长安汽车、上汽集团及奇瑞汽车均已明确表示,计划在2026至2027年间实现固态电池的量产或装车验证。

尽管多家企业积极表态,但固态电池的量产之路并非一帆风顺。宁德时代董事长曾毓群在去年的一次业绩解读会上坦言,固态电池距离商品化仍有相当长的距离。若以技术和制造成熟度为评价标准,当前整个行业仅达到4分的水平,远未达到成熟的9分标准。宁德时代的首席科学家吴凯更是直言不讳,指出目前全行业均不具备量产全固态电池的能力。

固态电池与液态电池的核心差异在于其电解质呈固态,这一改变赋予了固态电池在能量密度和安全性方面的显著优势。然而,固态电池的制造仍面临诸多技术难题,其中电解质技术路线的选择尤为关键。目前,固态电池的电解质主要包括硫化物、氧化物、聚合物及卤化物等技术路线,但遗憾的是,尚未出现一种完美的电解质能够满足所有要求。

硫化物电解质虽然离子电导率高,但化学稳定性差,容易与空气中的水分和氧气发生反应,且在高温下存在安全隐患。氧化物电解质则因脆性大、加工难度大及界面抗阻高等问题,导致与电极接触不良。聚合物电解质虽然易于加工,但离子电导率低,影响电池性能。卤化物作为新兴材料,虽然具有较好的离子电导率和稳定性,但脆性大、不易组装且成本高昂。

除电解质外,固态电池的正极和负极材料也存在多种选择,且各自在性能、稳定性及成本方面各有千秋。正极材料包括三元材料、富锂锰基、磷酸铁锂及尖晶石等,负极材料则涵盖碳基材料、合金类材料、钛酸锂及新型材料(如硅基、锂金属等)。然而,这些材料的选择尚未形成定论,仍需进一步研究和验证。

固态电池的界面问题同样不容忽视。曾毓群指出,研发全固态电池的关键在于对材料和化学体系的研究,其中最难解决的是“固—固界面”问题。由于固体电解质与电极材料之间难以实现完全紧密接触,导致接触电阻较高,影响电池的充放电效率。在充放电过程中,电极材料的体积膨胀和收缩会进一步加剧界面接触问题,甚至引发锂枝晶的生长,导致电池短路和热失控。

在制造层面,固态电池的干法和湿法工艺也存在争议。干法工艺虽然工艺简单、生产效率高,但难以保证电解质与正负极材料的良好接触;湿法工艺虽然能够更好地保证界面接触,但工艺复杂且成本高。固态电池的生产技术要求更高,涉及高温高压等复杂条件,增加了设备投入和生产难度。

尽管固态电池的最佳技术路线尚未确定,但为了抢占市场先机,国内多家车企和电池生产商仍在持续进行固态电池的量产研究。在已经公布量产计划的车企中,各家的技术路线均有所不同。比亚迪采用硫化物复合电解质+高镍三元正极+硅基负极的技术路线;奇瑞汽车则选择氧化物固态电解质路线,并探索锂金属负极的应用;长安汽车采用氧化物复合固态电解质,正极选用富锂锰基,负极选用复合锂金属基材料;广汽集团则并行推进硫化物基和聚合物基的多元复合体系研发。

中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在固态电池论坛上指出,当前全固态电池的技术路线应聚焦于以硫化物电解质为主体电解质,匹配高镍三元正极和硅碳负极的技术路线。他认为,众多企业已在硫化物固态电解质方面建立了小批量供应能力,当前的重点是攻克大规模生产工艺。

然而,固态电池的量产之路仍面临诸多挑战。由于固态电池电解质可能使用高价稀有金属,且生产要求和设备投入更高,导致固态电池总体成本高昂。无锡先导智能装备股份有限公司的营销总经理叶正平表示,车企在2027年实现固态电池量产的目标较为冒险,以比亚迪为例,硫化物的大规模生产是一大挑战,且成本压力巨大。

尽管如此,固态电池作为新能源汽车市场的焦点,其量产之路虽充满争议和挑战,但仍吸引着众多企业竞相投入。究竟哪种技术路线将成为未来发展的主流,仍需时间给出答案。

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