當前，新能源汽車已進入全面市場化發展階段，高效安全的動力電池成為保持產業持續競爭力的核心，全球來看以安全固態電解質替代易燃有機電解液為特徵的全固態電池成為下一代電池的主要方向，全球發達國家及地區都在積極布局，力爭率先突破關鍵技術，成為搶占下一輪動力電池發展先機的佼佼者。
然而，全固態電池想要實現規模量產還需解決工程技術及產業化面臨的多重難題。在工程技術方面，存在固-固界面接觸不穩定影響性能發揮、採用鋰金屬易發生枝晶生長存在安全風險等問題。在產業化方面，還存在全固態電池產業鏈需要大規模重構和新設備開發、生產環境要求嚴苛、關鍵材料昂貴等問題。
針對以上全固態電池發展面臨的難點問題，中國汽車工程學會於2022年11月10日舉辦了第2期汽車科技評論「全固態電池關鍵科學問題探討與產業化展望」線上研討會，共計80餘名行業專家及企業代表參與了探討。
研討會重點從基礎研發端、產業推進端兩大角度評估了全固態電池的量產預期和發展潛力。
研討會特邀中國電子科技集團第十八研究所研究員肖成偉作為會議主席主持專題演講和議題研討環節，中國汽車工程學會副秘書長侯福深致辭，中國科學院物理研究所研究員黃學傑、清華大學化學工程系教授張強、東風公司技術中心副主任/前瞻技術研究院院長史建鵬、中汽創智科技有限公司新能動力事業部CTO王英發表主題演講。此外，一汽集團、北汽集團、上汽集團、福田汽車、長城汽車、比亞迪、蔚來汽車、小米汽車、大眾中國、日產中國、奧迪中國等整車企業，寧德時代、弗迪電池、中創新航、國軒高科、蜂巢能源、億緯鋰能、衛藍新能源、清陶能源、鋒鋰新能源、耀寧新能源、中電科能源、盟維科技、國聯汽車動力電池研究院、當升科技、寧波杉杉、貝特瑞、恩捷股份、天賜材料、新宙邦、松下中國、AVL、電裝中國、LG新能源等動力電池及相關材料企業，清華大學、天津大學、北京科技大學、青島大學等高校的相關專家分享了各自在全固態電池領域的創新與突破，並與參會嘉賓交流了針對研討議題的看法。中國汽車工程學會戰略規劃部副部長鄭亞莉主持會議。
本期研討會嘉賓主要觀點如下
1. 固態電池的技術路線選擇需同時兼顧電導率、加工性、穩定性和製造成本等，目前來看更接近產業化的路線主要有兩條，一是硫化物全固態電池，需要在成本降低方面和生產環境控制做出較大努力；二是複合型全固態電池，聚合物固態電解質與其他電解質複合。除電解質外，正極將繼續向高鎳方向發展，負極則向矽基負極或金屬鋰負極發展。
2. 材料層面存在的科學問題包括界面反應、接觸界面過小、接觸失效、鋰枝晶生長等。研發方向上，高電導率、高界面穩定性、高材料穩定性是選擇材料的三個核心指標，建議模擬實際工況開展研究，包括開發專用設備（改進材料表徵手段）、優化製備工藝等。
3. 全固態電池具有系列本徵優勢，但並不等同於絕對安全，電池安全還需要系統集成與理性設計，可在本徵安全的基礎上，針對不同的熱蔓延階段分段採取安全抑制措施，提高電芯的耐熱能力、提升電池包的熱防護和失控預警能力是重要舉措。
4. 全固態電池需要外部提供較高束縛壓力，以保證固固界面下的電池反應。此外，全固態電池對於整車的熱管理設計、結構件設計、CTC集成、全生命周期監測和管理提出了新的需求，需要整車企業和電池企業協同設計，共同改進。
5. 全固態電池可一定程度上沿用現有濕法工藝，與現有產業鏈的兼容度約60-70%，干法工藝兼容度略低，但部分設備依賴定製化開發。此外，全固態電池初期會主打高端、差異化等增量市場，同時產業鏈建設需要一定周期，暫不會給原有產能布局帶來較大衝擊。
6. 全固態電池成本較高的原因，一是材料（電解質和更高比能的正負極）成本較高，二是供應鏈體系還不完善。通過材料性能提升、生產工藝簡化、電芯結構創新等方式，實現大規模量產與應用後可一定程度上降低生產成本。
7. 根據國內外整車企業和動力電池企業的規劃，預計2025年前後將建立全固態電池試製線並推出搭載的原型車，2030年前後將可能實現全固態電池小規模量產並正式裝車使用，但大規模上車時間仍需根據研發進展而定。
以上內容根據現場嘉賓觀點整理，不代表最終觀點，中汽學會研究團隊將於一周內形成本次研討會的最終研究報告，歡迎關注！
來源：節能與新能源汽車技術路線圖
責任編輯 ▎釋非
審 核 人 ▎於永初