由中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國汽車工程學(xué)會、中國汽車工業(yè)協(xié)會、中國汽車報社共同主辦，天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會特別支持，日本汽車工業(yè)協(xié)會、德國汽車工業(yè)協(xié)會、中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟聯(lián)合協(xié)辦的第二十屆中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達)國際論壇(以下簡稱“泰達汽車論壇”)于2024年8月29日至9月1日在天津濱海新區(qū)舉辦。本屆論壇以“風(fēng)雨同舟二十載 攜手并肩向未來”為年度主題，邀請重磅嘉賓展開深入研討。

  在8月30日“生態(tài)專場一：固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)”中，力神(青島)新能源有限公司副總經(jīng)理、首席技術(shù)官于長虹發(fā)表了題為“引領(lǐng)固態(tài)科技共建綠色能源——力神電池半固態(tài)電池技術(shù)創(chuàng)新實踐”的演講。

  力神(青島)新能源有限公司副總經(jīng)理、首席技術(shù)官 于長虹

  以下為演講實錄：

  各位領(lǐng)導(dǎo)，大家好!下面我來介紹一下力神在固態(tài)電池，特別是主辦方指定的半固態(tài)電池領(lǐng)域上的一些技術(shù)創(chuàng)新的進展。

  我主要從以下四個方面進行匯報。

  第一，回溯半固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展史

  在新產(chǎn)業(yè)新能源汽車高速發(fā)展的當(dāng)下，新能源汽車已經(jīng)成為我們特別重要的一條賽道，已經(jīng)引領(lǐng)全球市場的變遷。在“十四五”動力電池的技術(shù)路線規(guī)劃上，也非常明確地列出了我們2025年到2035年高能量密度電池的發(fā)展目標(biāo)，由350Wh/kg到500Wh/kg躍遷的發(fā)展。眾所周知，液態(tài)電池很難達成這種戰(zhàn)略目標(biāo)要求。

  整體固態(tài)電池較液態(tài)電池在安全性、能量密度都有非常好的躍遷發(fā)展，實現(xiàn)千公里續(xù)航的要求和實現(xiàn)電池本征安全的要求是我們必不可少的技術(shù)路線。

  剛才金總也講到，在固態(tài)電池領(lǐng)域上有很多突破的難點，無論是在技術(shù)上、工藝上、制造上，還是在整體技術(shù)躍遷的突破上，都有一些實實在在的挑戰(zhàn)。

  選用克容量更高的活性物質(zhì)，可以實現(xiàn)我們400Wh/kg的水平，選用鋰金屬負極的電池也可以實現(xiàn)我們500Wh/kg的目標(biāo)要求。但是在技術(shù)的突破和躍遷發(fā)展的同時，我們也體會到現(xiàn)在的難處，這就出現(xiàn)了我們半液態(tài)電池在產(chǎn)業(yè)階段上的發(fā)展。

  我們的半固態(tài)電池選用了固態(tài)電解質(zhì)包覆和貧液的技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的液態(tài)電池可以實現(xiàn)更優(yōu)的熱穩(wěn)定性和安全性。在性價比的磷酸鐵鋰的路線上，我們已經(jīng)實現(xiàn)了市場上主流的技術(shù)發(fā)展，可以滿足我們整車在整體的市場運行上、客戶需求上的達標(biāo)，目前已經(jīng)實現(xiàn)了700公里的水平。

  在高能量密度上的路線，現(xiàn)在也實現(xiàn)從我們高壓的三元的方案走向高鎳的路線，未來會向固態(tài)電池的路線去發(fā)展，特別是富鋰或者是鋰金屬的方向持續(xù)發(fā)展和迭代。

  整體上，我們整個半固態(tài)電池的技術(shù)跟液態(tài)電池技術(shù)路線是相當(dāng)?shù)?，能量密度?00Wh/kg到400Wh/kg的水平上還是存在著非常顯著的技術(shù)優(yōu)勢。但是，在半液態(tài)電池電芯的產(chǎn)品上和Pack的設(shè)計上，包括我們熱的安全性等方面還存在著一些難點。

  例如：在電芯層面上，我們電芯的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在基本上都是以軟包的電芯結(jié)構(gòu)為主，整體要轉(zhuǎn)化成市場主流的方形的電池或者是圓柱的電池體積還存在一些設(shè)計和性能上的影響問題，此外還有電芯價格偏高的問題。

  從Pack的層面上，第一方面是，Pack的成熟率還是我們的挑戰(zhàn)，在半固態(tài)軟包電池能量密度的優(yōu)勢在電池包上體現(xiàn)不明顯。第二方面是，Pack經(jīng)驗的積累，相對于液態(tài)電池，我們對于電芯的預(yù)緊力、填充物的選擇、電芯-電池包性能表現(xiàn)的差異等沒有精準(zhǔn)控制。第三方面是，整個熱管理/熱安全的設(shè)計上，散熱的方案還需要定制化，我們熱蔓延的預(yù)期都要實現(xiàn)進一步的調(diào)整和控制。

  在半固態(tài)電池跟我們供應(yīng)鏈上是大部分重合的，整體的工作原理是相近的，整體的制造工藝流程和設(shè)備，均能與我們傳統(tǒng)的液態(tài)電池實現(xiàn)極高的重合，它具有高安全性、長壽命、高倍率和良好的經(jīng)濟性，也是我們整體固態(tài)電池這階段蓬勃發(fā)展的一個契機，是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化最佳的階段性方案。

  第二，洞悉半固態(tài)電池發(fā)展新趨勢

  整體的半固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展的變化，從正負極活性物質(zhì)表面采用包覆固態(tài)電解質(zhì)+復(fù)合電解質(zhì)+固態(tài)電解質(zhì)涂層隔膜的組合方式，來增加本體的安全性，使得我們整個半固態(tài)電池在具備高能量密度和安全性的同時，能夠兼顧良好的倍率性能和低溫性能。整體的固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)的發(fā)展，也會圍繞著聚合物+氧化物半固態(tài)的方式，向硫化物全固態(tài)的方向發(fā)展。負極也會從硅基負極走向金屬鋰負極的方向，正極也會逐漸拓展。

  剛才金總已經(jīng)匯報了，我們國內(nèi)外和海外，全球都在布局固態(tài)電池的技術(shù)路線。國內(nèi)主要是以半固態(tài)為主，全固態(tài)+半固態(tài)并行開發(fā)的路線在推進。歐美主要是以初創(chuàng)企業(yè)為主導(dǎo)，在金融市場和歐洲的一些車企實現(xiàn)多路線并行的發(fā)展。日本主要是以硫化物的電解質(zhì)在布局，已經(jīng)有20多年的積累，剛才也提到了豐田已經(jīng)遙遙走在前列。

  從滿足整車長續(xù)航、高功率、高安全的性能角度，在超高能量密度方面滿足續(xù)時里程的要求，我們?nèi)w系從超高鎳+粒度級的技術(shù)滿足要求，在富鋰錳基正極的方面上要實現(xiàn)氣固界面改性技術(shù)的搭載，在硅碳負極材料上也要實現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用。

  在滿足整車性能高功率要求方面，在三元的體系上，要實現(xiàn)三燒無水洗+降低阻抗的技術(shù)。在硅碳負極材料上，要實現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)包覆的技術(shù)的應(yīng)用，在導(dǎo)電技術(shù)上，要實現(xiàn)超導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，來實現(xiàn)點線面的應(yīng)用。在安全方面也實現(xiàn)在三元體系上核殼結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高熵摻雜包覆的技術(shù)。在電解質(zhì)方面，也要實現(xiàn)原位聚合+固態(tài)電解質(zhì)，隔膜上有一些應(yīng)用涂層的技術(shù)。

  第三，擎起力神半固態(tài)電池新標(biāo)桿

  力神在半固態(tài)電池和固態(tài)電池上都有所布局，要在全固態(tài)電池領(lǐng)域深耕。

  下面，重點介紹一下半固態(tài)電池我們現(xiàn)在的應(yīng)用情況。現(xiàn)在半固態(tài)電池已經(jīng)實現(xiàn)了320 Wh/kg和350 Wh/kg的裝車，也實現(xiàn)了低空無人機的應(yīng)用和搭載。在更高能量密度372 Wh/kg和400 Wh/kg的水平在開發(fā)，先前已經(jīng)跟行業(yè)做了報告，我們現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了402 Wh/kg半固態(tài)電池的突破。未來，想向更高能量密度的500 Wh/kg的技術(shù)上拓展，現(xiàn)在正在預(yù)研。

  接下來，我從技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)、生態(tài)四個方面來進行報告。

  在技術(shù)上，圍繞著高比能、長循環(huán)、超快放和快充技術(shù)上，以及高安全技術(shù)上，力神均有一些具體的預(yù)研和積淀。在克容量提升、抑制負反應(yīng)和提高高鎳正極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面，我們采用了納米級的修飾超高鎳正極技術(shù)。在新型硅碳負極技術(shù)方面，構(gòu)造了新型的獨特硅碳結(jié)構(gòu)，顯著抑制了硅顆粒體積膨脹的問題。在高安全電解液技術(shù)方面，優(yōu)化了我們?nèi)軇┖吞砑觿?，提升了鋰離子傳輸?shù)乃俣龋瑸殡姌O“套上”了保護膜。在納米導(dǎo)電的技術(shù)上，也實現(xiàn)了點線面多重納米粒子的構(gòu)筑超高效導(dǎo)電的網(wǎng)絡(luò)，在一體化黏結(jié)劑方面實現(xiàn)了材料和工藝的改進，提升了漿料的加工性，提升了極片整體的柔性。在高效預(yù)鋰化的技術(shù)上，應(yīng)用了富鋰材料來接觸式的補充我們低首效負極的鋰損失問題。在整體超薄高安全隔膜技術(shù)上，實現(xiàn)了我們超高溫納米離子的導(dǎo)電涂層，提升了鋰離子的傳輸和安全性。在快離子導(dǎo)體技術(shù)上，包括輕量化技術(shù)上都實現(xiàn)了一定的應(yīng)用和突破。

  在產(chǎn)品上，歷經(jīng)了四代的開發(fā)，在第一代上我們實現(xiàn)了整體的性能的全面、更高的全能表現(xiàn)，實現(xiàn)了325Wh/kg的產(chǎn)品。整體的倍率放電的性能可以實現(xiàn)98.9%，支持10%到80%的SOC，25min的快充。在第二代350Wh/kg的產(chǎn)品上，我們也實現(xiàn)了循環(huán)壽命1200次@80%的水平，支持快充時間也是25min的性能，這兩個產(chǎn)品都已經(jīng)實現(xiàn)了應(yīng)用。第三代我們要追求更高卓越的372Wh/kg技術(shù)的突破，要實現(xiàn)我們80%的時候循環(huán)壽命突破1000次，倍率放電性能實現(xiàn)91.2%的水平。在402Wh/kg的第四代產(chǎn)品上，要實現(xiàn)更高的能量密度的突破，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了160度熱箱的性能，之前也在行業(yè)上進行了宣傳和推廣。整體的兩款產(chǎn)品在我們2噸級eVTOL飛行器上進行了搭載，實現(xiàn)了續(xù)時里程250.3公里的世界巡航的紀錄，在“天津號”的太陽能車上也進行了示范，助力了我們電動航空器和電動汽車這個領(lǐng)域的發(fā)展。

  在產(chǎn)業(yè)上，上中下游的產(chǎn)業(yè)鏈上實現(xiàn)了完整和成熟，通過整體半固態(tài)電池技術(shù)的拉練，可以持續(xù)供應(yīng)鋰離子電池的生產(chǎn)。下游產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在正在加快多路線的布局和技術(shù)的更新迭代，在整體的客戶端，不管是低空經(jīng)濟的企業(yè)，還是我們整車企業(yè)，也都在關(guān)注半固態(tài)電池的發(fā)展。整體的需求規(guī)模還是比較大的，特別是助力我們低空經(jīng)濟的發(fā)展和高端旗艦車型的搭載和應(yīng)用?，F(xiàn)在，力神在配合相應(yīng)的整車企業(yè)和低空飛行器的企業(yè)在做一些半固態(tài)電池的搭載和應(yīng)用，包括更高能量密度計劃的推進。

  在生態(tài)上，我們與原材料供應(yīng)商企業(yè)、科研院所、高校等12家單位簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同合研和攻克超高鎳熱穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、富鋰錳基電壓衰減、硅基負極膨脹、固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率低、復(fù)合涂層隔膜透氣性差等技術(shù)難題，為半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程貢獻力量。

  第四，共創(chuàng)半固態(tài)電池發(fā)展新篇章

  一方面，力神是國家鋰離子電池的研究工程技術(shù)中心和國家企業(yè)的技術(shù)中心，我們力爭發(fā)揮我們兩個中心的引領(lǐng)作用，構(gòu)建我們產(chǎn)業(yè)的孵化平臺。在持續(xù)整合學(xué)術(shù)資源、完善專家?guī)焐希罱ㄎ覀冊菏繝款^的電池專業(yè)的技術(shù)委員會，助力整體中國電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。搭建我們跨學(xué)科的創(chuàng)新平臺，打造我們技術(shù)方向引領(lǐng)、技術(shù)資源集聚、技術(shù)團隊凝聚的央企的技術(shù)平臺，也是完成國資委對力神的要求。

  另一方面，就是圍繞著我們固態(tài)電池的前瞻技術(shù)，提前謀劃布局我們產(chǎn)業(yè)鏈的資源，在下一代固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)路線上，繼續(xù)贏得我們的主動權(quán)和話語權(quán)，來打造我們中國制造的新優(yōu)勢。從液態(tài)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈和全固態(tài)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈上，我們可以找到一些共性的產(chǎn)業(yè)資源，實現(xiàn)我們整體的資源可控。

  現(xiàn)在，我們多家的車企都在工業(yè)部的鏈主企業(yè)上進行承接，也發(fā)布了一些電池上車的計劃，我們力神會跟我們整車企業(yè)和飛行器的企業(yè)聯(lián)手，在未來的2026年、2027年實現(xiàn)我們固態(tài)電池的技術(shù)和半固態(tài)電池的技術(shù)來搭載應(yīng)用上車。在飛行器上，也是我們發(fā)展的方向，綜合考慮能量密度和價格的因素，預(yù)計半固態(tài)電池將在航空領(lǐng)域率先實現(xiàn)突破，未來10到15年時間將會迎來爆發(fā)式的增長。

  最后，我想再談幾點暢想。

  第一方面，共治標(biāo)準(zhǔn)。在低空經(jīng)濟的領(lǐng)域，我們也是剛剛實現(xiàn)國家倡導(dǎo)的發(fā)展。未來，也希望聯(lián)合我們整體的電池的行業(yè)的同仁，包括我們低空飛行器的同仁，一起來把我們整體的固態(tài)電池、半固態(tài)電池的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進一步完善。

  第二方面，共用技術(shù)。在引用先進材料、優(yōu)化電芯與Pack結(jié)構(gòu)，以及電池系統(tǒng)集成方面實現(xiàn)技術(shù)上的共享共用。

  第三方面，共筑產(chǎn)業(yè)。避免低水平同質(zhì)化發(fā)展，共同構(gòu)建創(chuàng)新引領(lǐng)、技術(shù)領(lǐng)先、公平競爭、有序擴張的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

  第四方面，共建生態(tài)。共建整體半固態(tài)電池和固態(tài)電池的生態(tài)圈，來建設(shè)完善我們整體的電池未來的發(fā)展產(chǎn)業(yè)，奮力實現(xiàn)國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)。

  感謝大家，以上內(nèi)容，有不當(dāng)之處大家批評指正。