由中國汽車技術研究中心有限公司、中國汽車工程學會、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、首席技術官于長虹發(fā)表了題為“引領固態(tài)科技共建綠色能源——力神電池半固態(tài)電池技術創(chuàng)新實踐”的演講。

  力神(青島)新能源有限公司副總經(jīng)理、首席技術官 于長虹

  以下為演講實錄：

  各位領導，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)電池領域上的一些技術創(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)電池技術發(fā)展史

  在新產(chǎn)業(yè)新能源汽車高速發(fā)展的當下，新能源汽車已經(jīng)成為我們特別重要的一條賽道，已經(jīng)引領全球市場的變遷。在“十四五”動力電池的技術路線規(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，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路線。

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

  選用克容量更高的活性物質，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的目標要求。但是在技術的突破和躍遷發(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)電解質包覆和貧液的技術，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，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)電池的技術跟液態(tài)電池技術路線是相當?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優(yōu)勢。但是，在半液態(tài)電池電芯的產(chǎn)品上和Pack的設計上，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，我們電芯的結構現(xiàn)在基本上都是以軟包的電芯結構為主，整體要轉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)的差異等沒有精準控制。第三方面是，整個熱管理/熱安全的設計上，散熱的方案還需要定制化，我們熱蔓延的預期都要實現(xiàn)進一步的調整和控制。

  在半固態(tài)電池跟我們供應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)電池技術發(fā)展的變化，從正負極活性物質表面采用包覆固態(tài)電解質+復合電解質+固態(tài)電解質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)電解質技術的發(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，我們國內外和海外，全球都在布局固態(tài)電池的技術路線。國內主要是以半固態(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，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，我們三元體系從超高鎳+粒度級的技術滿足要求，在富鋰錳基正極的方面上要實現(xiàn)氣固界面改性技術的搭載，在硅碳負極材料上也要實現(xiàn)技術的應用。

  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。在硅碳負極材料上，要實現(xiàn)固態(tài)電解質包覆的技術的應用，在導電技術上，要實現(xiàn)超導網(wǎng)絡的設計，來實現(xiàn)點線面的應用。在安全方面也實現(xiàn)在三元體系上核殼結構，實現(xiàn)高熵摻雜包覆的技術。在電解質方面，也要實現(xiàn)原位聚合+固態(tài)電解質，隔膜上有一些應用涂層的技術。

  第三，擎起力神半固態(tài)電池新標桿

  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)電池領域深耕。

  下面，重點介紹一下半固態(tài)電池我們現(xiàn)在的應用情況。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的技術上拓展，現(xiàn)在正在預研。

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

  在技術上，圍繞著高比能、長循環(huán)、超快放和快充技術上，以及高安全技術上，力神均有一些具體的預研和積淀。在克容量提升、抑制負反應和提高高鎳正極結構的穩(wěn)定性方面，我們采用了納米級的修飾超高鎳正極技術。在新型硅碳負極技術方面，構造了新型的獨特硅碳結構，顯著抑制了硅顆粒體積膨脹的問題。在高安全電解液技術方面，優(yōu)化了我們溶劑和添加劑，提升了鋰離子傳輸?shù)乃俣?，為電極“套上”了保護膜。在納米導電的技術上，也實現(xiàn)了點線面多重納米粒子的構筑超高效導電的網(wǎng)絡，在一體化黏結劑方面實現(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。在高效預鋰化的技術上，應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上，實現(xiàn)了我們超高溫納米離子的導電涂層，提升了鋰離子的傳輸和安全性。在快離子導體技術上，包括輕量化技術上都實現(xiàn)了一定的應用和突破。

  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)了應用。第三代我們要追求更高卓越的372Wh/kg技術的突破，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)電池技術的拉練，可以持續(xù)供應鋰離子電池的生產(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用?，F(xiàn)在，力神在配合相應的整車企業(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)定性及結構穩(wěn)定性差、富鋰錳基電壓衰減、硅基負極膨脹、固態(tài)電解質電導率低、復合涂層隔膜透氣性差等技術難題，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中心和國家企業(yè)的技術中心，我們力爭發(fā)揮我們兩個中心的引領作用，構建我們產(chǎn)業(yè)的孵化平臺。在持續(xù)整合學術資源、完善專家?guī)焐?，要搭建我們院士牽頭的電池專業(yè)的技術委員會，助力整體中國電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。搭建我們跨學科的創(chuàng)新平臺，打造我們技術方向引領、技術資源集聚、技術團隊凝聚的央企的技術平臺，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，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)贏得我們的主動權和話語權，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)電池的技術和半固態(tài)電池的技術來搭載應用上車。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，預計半固態(tài)電池將在航空領域率先實現(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，共治標準。在低空經(jīng)濟的領域，我們也是剛剛實現(xiàn)國家倡導的發(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)標準進一步完善。

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

  第三方面，共筑產(chǎn)業(yè)。避免低水平同質化發(fā)展，共同構建創(chuàng)新引領、技術領先、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。

  感謝大家，以上內容，有不當之處大家批評指正。