2025年7月10-12日,2025中国汽车论坛在上海嘉定举办。本届论坛主题为“提质向新,智赢未来”,由“闭门峰会、大会论坛、技术领袖峰会、多场主题论坛、N场行业发布、主题参观活动”等15场会议和若干配套活动构成,各场会议围绕汽车行业热点重点话题,探索方向,引领未来。其中,在7月12日上午举办的“主题论坛九:识变,应变,巩固动力电池产业发展优势”上,孚能科技(赣州)股份有限公司研发副总裁、研发院院长姜蔚然发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录:
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刚才众多专家围绕行业与趋势分享了诸多见解,到我这就聚焦到技术和产品维度了。如今固态电池是电池行业的焦点话题,备受关注且不容忽视。对企业而言,要“两条腿走路”,一是专注做好现有产品,二是前瞻固态电池未来,我们认为行业最终会基于不同应用场景,形成液态、半固态、全固态等多元并存的格局,下面我展开讲讲。
从去年氧化物还是硫化物路线之争,到今年关注谁家建成中试线,明年随着国家补贴和项目规划落地,行业目光将转向谁能实现装车应用,固态电池商业化进程不断加速。在此背景下,固态电池何去何从、如何发展?孚能科技多年专注软包领域,已蝉联8年国内软包出货量第一,大多数固态电池企业也选择软包作为其封装形式,在此我分享一些用软包封装做固态电池的心得。
为何要做固态电池?尽管当前固态电池在倍率、循环寿命等性能上不如液态电池易实现,但它作为本征安全的解决方案,去除了电解液,能有效解决电池安全问题。随着新能源电池大规模出货,电芯本征安全备受行业和消费者关注。行业认为固态电池是彻底解决安全问题的终极方案,是为安全服务。液态电池虽也能实现这一目标,但性能已接近天花板,成本控制亦存挑战,例如,液态锂电池电芯能量密度可达 350Wh/kg,通过封堵、排气、系统级隔绝等措施也能实现系统级零热失控、零热扩散,可这需要增加大量材料,会大幅拉低电池包的成组效率;测算显示,即便电芯能达到 350Wh/kg,为保障整包绝对安全而添加这些材料后,整个系统的能量密度已很难再提升,而若想进一步突破,就需移除隔热材料以腾出空间,这就需要更安全的电芯,而固态电池正契合这一需求。
不少人认为固态电池可能是电池的终极形态,但我始终认为未来液态、半固态、固态电芯产品会并存。就固态电池而言,其可采用更高能量密度的活性材料,推动电芯能量密度突破 500Wh/kg 且上不封顶;无论是硫化物、氧化物,未来还会有更多形态,可在电解液与隔膜上持续创新,其核心是用更安全的物质代替现有液态电解液和隔膜,液态电解液分解和引燃温度较低,而主流的聚合物、硫化物、氧化物等材料的降解与引燃温度显著更高,这正是选择它们的本质原因。从行业趋势及孚能科技布局来看,近一年半来,国家大力推进固态电池技术研发及相关标准法规立项,为头部企业提供资金支持;海外对固态电池的研究始于 90 年代,多年来有不少初创公司参与,但痛点在于难以落地、距产业化尚远。中国承接这一课题,旨在吃透技术并实现量产落地。孚能科技采取全固态与半固态并行策略,半固态已于 2022 年量产,对头部企业而言,其成本控制与应用场景选择已非难题。
我们预计全固态电池装车示范将在 2026 年底至 2027 年,电芯能量密度目标为 400Wh/kg 以上,能量密度虽是更受关注的显性指标,但更关键的是实现电池的实用性:其倍率性能、充电能力、循环寿命至少需达到当前液态电池的水平,同时成本可控。即便基于当前对产线建设及上下游产业链的最乐观判断,电芯 BOM 成本仍远高于液态电池。2027 年后,整个行业将更关注如何进一步提升电池性能、降低成本。
选择何种电池关键在于应用场景,固态电池预见有三大应用场景:新能源汽车高端车型、eVTOL、人形机器人。高端车电量大且对快充和循环能力要求高,在很大电量情况下要提升快充和循环能力,电池安全问题必须解决。eVTOL对电池安全性能要求极高,飞行器无法像乘用车一样,车坏了能报警,停下来5分钟人员还可以逃生,空域中没有这种可能性。人形机器人市场预期很大且使用场景特殊,预计远期市场体量可达几亿台,进入AI时代人形机器人也会进入到家用和民用,使用场景非常丰富,尤其是老人、小孩使用人形机器人的场景,更需要电池本征安全,所以固态电池是趋势。
当前推进这一趋势的核心是加速落地,行业多聚焦路线选择与能量密度,但孚能科技在满足能量密度的同时,更实现了本征安全。电池性能提升需兼顾多维需求:能量密度之外,长寿命同样关键,诸多场景依赖固定商业模式,如低空飞行的空中出租车,需每日高频充放电,生命周期循环需超一万次才能盈利并推动市场成型;同时,飞行器需应对极端高低温环境,且起飞降落、紧急情况时对短时功率要求极高(远超新能源汽车1C、2C的放电需求),充电能力亦需匹配。在能量密度与本征安全达标的基础上,如何进一步提升性能并适配场景,是关键所在。我们坚持软包电池路线的原因之一在于:液态电池需强标准化以适配车企需求,而低空飞行、机器人等新兴场景难以标准化,软包电池轻薄灵活,可通过调整厚度、电芯数量充分利用空间,更适配这类场景的特性。
很多人对固态电池的技术路线及不同路线之间的差异有疑问,这里我用通俗语言解释,市场关注的方向主要有几类:聚合物电解质虽成本与加工性不错,但离子导电率低,难以商业化;氧化物则稳定且成熟,因此孚能科技将聚合物 + 氧化物复合路线作为重要方向之一,这也是业界主流做法,即逐步减少电解液直至归零,我们深耕此路线多年,最早于固态电池热潮时研发的高镍三元高能量密度电池便采用该路线;硫化物离子导电率优异,解决工艺与界面问题后可直接制成无电解液的全固态电池,但制备及使用中遇水、氧会分解产生副产物,其法规管控与环境友好性、适用性仍是行业待解难题;卤化物路线水稳定性较差但环境友好性更优,后期值得探索,管控方式亦是重点。
当前全固态电池存在固固界面问题,液态电解质能使极片与电解质完好接触,而固态电解质因极片循环时的膨胀、收缩会产生缝隙,导致锂枝晶不平整引发问题。如何解决固固界面问题,比如采用复合型固态电解质或其他方法,是一大挑战。此外,降低界面电阻,行业大多靠施加压力,但硫化物电解质所需压力在系统级别较难实现,需界面更柔软、制备工艺更完善,这也是行业痛点。
我们认为全固态电池几乎只能选择软包,因其优势显著:软包的铝塑膜封装能随电芯界面膨胀而形变,有效吸收极片膨胀,利于延长循环寿命;且可通过材料与厚度匹配极片,灵活调整电芯厚度,避免方壳电芯厚度固定、只能被动适配系统尺寸的局限;同时,软包的叠片方式从根本上证明了其在固态电池领域的可行性;此外,软包能量密度优势突出,因在同等容量下电芯封装所用铝塑膜重量仅为圆柱或方壳的 1/7 至 1/8。
此前铝塑膜多从日本进口,如今行业快速发展下已完全国产化,加上多年的技术沉淀,国产铝塑膜性能不输国外,且产业链成熟度和技术水平中国已领先世界,因此成本也可控。铝塑膜成本降低后,软包电芯因无金属外壳,BOM成本更低,相同体系电量下,软包电芯成本比方壳/圆柱低8%-10%以上。循环寿命上,软包叠片比卷绕或方壳叠片更有优势,成熟的软包铁锂体系寿命可达一万圈以上。此外,软包电池灵活适配性强,可通过调节电芯厚度和层数,匹配不同车型的底盘高度,且整包可定制。
孚能科技氧化物/聚合物复合体系方面,自2021年推出第一代固态电池后不断迭代,第三代能量密度达400Wh/kg,安全性显著提升,25℃下充放电循环高达1000次,通过5mm钢针针刺测试,250℃热箱测试不起火,性能居行业前列,后续将逐步减少液态电解质含量至实现全固态。
硫化物路线则摒弃液态电解质,其第一代全固态电池能量密度超400Wh/kg,第二代采用富锂/高镍正极、金属锂负极,能量密度提升至 500Wh/kg,第三代硫化物全固态电池能量密度将超过500Wh/kg 。
在此,分享下孚能科技多层极片叠成的硫化物路线的3.5Ah实验室小软包,这是公司最早在实验室做的全固态软包测试,通过剪切、针刺,电芯不起火,且还能正常工作。今年年底,公司计划完成全固态电池中试线建设,争取在60Ah级产品上做验证。
当下固态电池领域行业多聚焦材料与电芯本身,而未来更关键的是将其打造成可应用于实际场景的系统。我们已开发诸多固态电池系统,包括后续的AI BMS。除材料选择与产品设计,电池生产端管控和使用端闭环也至关重要,AI BMS可实时监控电池状态、衰减与安全性。
近期,孚能科技推出了几款固态电池产品,第二代eVTOL半固态电池方案兼顾快充、起降与长循环寿命等优势,电芯能量密度320Wh/kg,快充时间缩短至15分钟,飞行循环超10000次,现已正式交付;人形机器人解决方案能量密度更高,采用高硅负极和全固态技术。目前,低空飞行器和人形机器人仍处于产业化拐点前夕,但随着市场发展进入全面电动化时代,我们认为这两个领域值得期待,且软包固态是最终解决方案。
以上是我的分享,谢谢各位!
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作者: Summer 来源: 汽车总站网 时间: 07-13
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