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2024年3月15日，中国电动汽车百人会论坛（2024）在京开幕。围绕“巩固和扩大新能源汽车发展优势”这一核心议题，中国电动汽车百人会论坛（2024）将举办1场高层论坛、1场国际论坛、2场闭门会议、10场主题论坛，全面强化高端前瞻、全球视野、跨界融合的论坛特色。
在3月17日上午举行的动力电池论坛上，中国电子科技集团第十八研究所研究员肖成伟发表了演讲。
以下为演讲实录：
尊敬的陈院士、杨院士、孙院士，各位领导、各位专家、各位业界同仁，大家上午好！
很高兴受百人会的邀请来参加动力电池论坛活动，刚才孙院士把全固态电池无论从趋势还是具体的技术路线等等各个方面都做了深入的阐述，我想对于在座的各位做全固态电池的研究会提供一些新的思路和参考。
昨天参会的各位领导和专家对全固态电池也发表了很好的指导性意见，无论从技术方面还是产业方面，我这块内容还是趋势性的内容为主，给大家做基础研究和产业化提供一些参考的意见。
分享三方面：
一、新能源汽车和动力电池产业发展的现状
世界主要的汽车强国纷纷发布跟新能源汽车相关的一些政策和规划，新能源汽车产业尤其在高新技术领域竞争非常重要的一块内容，这样一个前提下，新能源汽车在全球范围内快速发展。2023年全球的新能源汽车销量突破1400万辆，市占率快速增长到16%。在中国尤其在前期补贴政策的支持下，包括一些科研项目和产业化项目的引导下，无论是整车还是动力电池产业快速发展，2023年接近950万辆销量，市占率31.6%，连续九年我们的汽车销量超过了全球50%的比例，连续九年处于全球第一位。动力电池销量在2023年接近380GWh，世界前十名排名的企业里面有六家是中国的电池企业，也培养了像宁德时代和比亚迪世界级的电池企业。
从产能规模来看，到2035年，中国动力电池产业的年产能达到全球接近70%的比例，对全球的新能源汽车发展会提供强力的支撑。
二、中国涉及动力电池的相关国家规划、研发计划
中国政府发布了很多国家的规划，包括一些研究的计划，这里面都涉及到动力电池的内容。从这里来看，尤其从“十四五”期间，动力电池还是从产业化、基础研究等等方面进行了一些布局，现在我们的量产锂电子电池的能量密度达到400Wh/kg，以固液混合和全固态为主，新型的锂离子电池方面再做进一步支持，能量密度设定在500Wh/kg，新体系电池能量密度600Wh/kg，包括全固态锂金属二次电池，加快固态动力电池的技术研发和产业化的工作。已经实现了大规模生产先进的锂离子电池的水平，三元的锂离子电池，无论大方形、圆柱，包括软包，包括大容量的方形等等。能量密度高的可以做到300Wh/kg，已经实现了量产和在车上的配套。做大圆柱的无论4680、4695等，现在做的能量密度基本上可以达到200Wh/kg左右的水平，也实现了量产，也处于配套的批量爬坡过程。
磷酸铁锂，无论是长刀、短刀（片电池）为代表，通过扁平化的超长结构的叠片工艺，提高了电池内部体积的利用率，150Ah的电池做到190Wh/kg，体积能量密度到了410Wh/L的水平。系统集成的角度，进一步提高电池包的能量密度，无论通过CTB、CTC、CTP的方式，如宁德时代发布的CTP3.0可以做到255Wh/kg的电池系统能量密度，对电芯来说，前面讲了基本可以做到300Wh/kg多一些的水平才能达到这样一个系统的能量密度。能量和价格的趋势来看，十年来能量密度快速提升，价格也是处于快速下降的阶段。目前来说，磷酸铁锂190Wh/kg，它的价格基本降到0.4元/Wh，三元300Wh/kg的最高水平，实现了量产，它的价格现在基本在0.5元/Wh左右的水平。
从发展的趋势来看，磷酸盐这条技术路线还会持续做一些技术提升，后面我们用磷酸锰铁锂无论与三元还是与富锂复合，并跟石墨做匹配的话，基本可以做到240Wh/kg，国内很多电池系统在做相应的产品开发和市场的推广。中镍三元高电压的，做到270Wh/kg，现在可以实现量产和批量配套。高镍三元锂电池，可以做到300Wh/kg左右的水平，实现量产和批量配套。这些都是液态的，下一步固液混合和全固态电池，现在360Wh/kg固液混合实现了量产和批量配套。下一步要去做400Wh/kg固液混合和400Wh/kg或者800Wh/L的全固态电池。再往后，做全固态500-600Wh/kg以上，以基础研究为主。
三、全固态电池的发展趋势
为什么要发展全固态电池？第一，通过用固态电解质替代有机电解液，可显著提高锂电池的安全性。第二，基于固态电解质的高稳定性，有利于兼容更高电压的正极材料以及更高比容量的含锂负极材料，可进一步提升锂电池的能量密度。在这样一个前提下发展全固态电池，固液混合电池现在很多的企业在做相应的开发和产品的推广，跟我们现有的液态产线做比较好的兼容，全固态电池涉及到无论是我们的基础科学问题，还是产业问题。固固界面和稳定化是比较基础的科学问题，电池工艺放大尤其是大容量的电芯现在还有很多技术难题，当然现在还有固态电解液成本高的问题，随之而来带来电池成本高的问题，需要我们去面对解决。
我们做的固液混合电解质体系，清陶开发116Ah固液混合电池，能量密度368Wh/kg，循环800次，安全性通过针刺、挤压、过充等等测试，具备量产配套能力。今年在上汽一些车型里面会实现批量配套的应用。
卫蓝固液混合电解质体系，这些电解质体系基本还是以用氧化物为主，采取原位聚合的技术路线，卫蓝开发110Ah固液混合电池，能量密度做到360Wh/kg，循环800次左右，通过热箱、过充、挤压、短路等等安全性测试，具备了量产配套能力。
浙江锋锂固液混合体系，现在它的240Wh/kg电池产品已经在东风车型里面实现了批量配套和应用，下一代开发400Wh/kg固液混合体系，正极采用高镍三元，负极采用锂金属复合的技术路线，现在在开发和量产准备的过程中。
中电科蓝天做的固液混合电池采用高镍三元材料，通过纳米无机固态电解质包覆三元正极材料来提高正极的安全性，开发不燃特性固态凝胶电解质，做的电池81Ah容量，比能量350Wh/kg，循环做到1200次的水平。
对全固态电池来说是下一个竞争的热点，像日本、欧盟、美国、韩国和中国都纷纷发布了相应的规划，在共性产业化技术方面，中国还是采用产学研用创新联合体的形式来进行相应的支持，而前瞻性的技术研发主要是以高校和科研院所为主。在全球范围内全固态电池形成了研发的热点。
前面孙院士讲了一下，我们对固态电解质以氧化物、硫化物、卤化物和聚合物四类为主。从现在研发的热点和产业化趋势来看，电解质角度来看，一类是硫化物，一类是聚合物复合的电解质。
从正极材料角度来看，超高镍或者富锂锰基，负极以硅基、锂金属或者无锂负极，现在三星宣布要采用无锂负极方式来实现产业化。在这里面会涉及到很多关键的科学问题，我们材料的结构稳定性、膨胀、界面接触、锂枝晶生长等等，需要我们做深入的基础研究。从电池的安全角度来看，安全性有了一个大幅提升，但是并不等于是绝对安全的，有锂枝晶的问题，也存在着热失控的风险，会对电池热失控预警，包括电池系统的热扩散防控做很多的工作。
从电池系统集成的角度来说，现在全固态电池基本上还是以软包为主，需要从外部加一个比较大的束缚力，现在基本做到20—30个大气压，甚至还要高一些。后面我们希望通过一些技术的创新能够把约束力尽可能降低，是不是可以接近液态的水平，这个也需要我们做进一步的研究和攻关。
从生产的角度，全固态电池可以做成内串的形式，外部结构采用叠片+软包的形式，我们可以外加比较大的约束力，来保证界面的接触，来提高它的循环性。再有一个，我们也可以沿用现在的湿法工艺来进行全固态电池的生产，跟现在产线的兼容度基本可以接近70%的水平。干法的兼容度比较低一些，要做一些设备的定制开发，正负极和电解质膜生产设备等等。成本目前来说还是比较高的，材料成本1.5—2.5元/Wh，未来我们的目标看看是不是可以降到0.8元/Wh以下。
全固态电池产业发展趋势，理想情形下，在2027年要做到400Wh/kg，1000次的循环，2C的倍率性能，实现百辆到千辆级别的示范运营。根据运营的情况，我们做一些技术的迭代提升，包括整车设计的改进。2030年左右实现全固态电池和搭载车辆的小规模量产，2035年左右实现全固态电池大规模量产，并实现普遍的使用。
在这个基础上，500-700Wh/kg全固态电池的研究工作也要跟进，在400Wh/kg的基础上随着一些新的技术做相应的应用。
有几个典型的企业，一个是丰田采用了湿法工艺开发的小容量电池，在混合动力车（HEV）里面现在实现了比较好的验证。2027、2028年要挑战实现全固态电池在纯电动车型里面的应用。有新闻报道，延伸到2030年投入应用。
三星在发论文的角度做到400Wh/kg、900Wh/L，3月份的韩国电池产展提出量产的方案，高镍的正极材料、硫化物电解质和无锂负极，以900Wh/L为目标，它的产业化进度希望2027年实现量产，这个还是非常有挑战性。
在科技部的支持下我们进行全固态电池的研究工作，氢能所承担了全固态电池的研究项目，采用了聚合物和硫化物复合的电解质体系，采用原位聚合的方案，电芯能量密度做到350Wh/kg、循环500次，通过针刺等相关国家安全项目的测试，完成装车的示范应用。
同时，在新体系电池方面，在液态基础上做固态化，像钠离子电池中科海钠做的储能领域的固态电池研究结果，高面容量正极、耐高压固体电解质、长寿命软包全固态钠电池的研究工作，循环次数做到1500次左右的水平。现在我们用在汽车领域的希望能够做到180Wh/kg的水平，现在有的企业已经做了相应的储备，在一些报告里面也提出来研究的结果，甚至产业化的目标。下一面要挑战的还是以固态作为主要的研究方向，采用复合的固态电解质，用钠合金的负极氧化物的正极，我们预测比能量做到200Wh/kg以上，循环寿命做到5000次以上，如果能达到这样一个水平，可以在电动汽车领域里面有比较好的应用。
锂硫电池以液态为主，也是科技部支持的研究数据，我们现在也在做固态锂硫电池相应的研究工作。我们发展的态势，用复合的硫正极，锂金属或者合金类的负极，硫化物的氧化物的固态电解质，质量能量密度预计能够达到500Wh/kg，体积能量密度做到800Wh/L，寿命可以做到600次的水平。
锂氧、锂空气电池以基础研究为主，基于原位凝胶化电解质构筑的固态锂氧电池能量密度可达到620Wh/kg，可稳定循环50次左右。下一步以固态锂空气电池为主要的研究方向开展可在真实空气环境运行的固态锂空气电池的研究工作，开发在空气里面稳定运行的固态锂空气电池，能量密度达到800Wh/kg，循环寿命做到200次。
同时，国家布局了高比能固态电池相关的研究工作，从固液混合到全固态，到新型的锂离子电池。在这里面基础研究的锂金属二次电池能量密度做到600Wh/kg，新体系电池下一代的锂离子电池做到500Wh/kg，再有一个，我们的固液混合做到400Wh/kg，全固态做到800Wh/L的水平，也要实现百辆级的配套应用。
后面再做一个路线图内容的宣传，希望在座各位如果感兴趣的话可以参与到这个工作里面。这块工作是汽车工程学会做的节能与新能源汽车技术路线图3.0版动力电池子路线图，从六个方向来做路线图的制定工作，包括：关键材料；动力电池；系统集成；电池制造、回收及再利用；研发工具、测试评价及标准体系；全生命周期碳足迹和碳排放相应的研究。全固态电池是重点的研究内容之一，要探索全固态电池的发展技术路线，来提出我们的科学问题、工程化问题和产业化问题，给国家各个部委提出一些政策的意见和发展方向的建议。同时，要提出保障的意见，供政府部门做相应的参考。
最后做一个小结，全固态电池现在是革命性的工作，从全球范围内来看是新一轮电池技术和产业竞争的热点，希望业内的专家和企业家能够群策群力，协同攻关，推动全固态电池技术和产业的快速发展，为全球新能源汽车产业的发展提供中国智慧和中国力量。
谢谢大家！
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