全固态技术路线中,目前更接近产业化的路线主要有两条,一是硫化物,离子电导率有天然优势,但在材料稳定性、生产控制和成本上仍存在较大压力;二是聚合物路线,加工性更优,可与氧化物和硫化物等材料复合,也可匹配超高镍和富锂锰基正极,负极可升级为硅基材料和锂金属或者无锂负极。
这也是中国目前有关固态电池研发的现状,原先部分单一技术路线逐渐往聚合物方向发展,硫化物科研项目骤增,部分行业高层提倡在包覆技术上采用卤化物、聚合物、硫化物等不同材料,可因具体需求进行研发。
总之,中国市场发展固态电池的整体方向是以市场为主导进行研发,科研机构成果转化,车企与电池企业合力协作。
材料层面,高电导率、高界面稳定性、高材料稳定性是全固态电池材料的三个核心指标,现阶段材料存在结构稳定性差、体积膨胀大、接触界面过小、界面接触失效、锂枝晶生长等材料学问题;固态电解质虽然比液态电池理论安全系数更高,但不等同于绝对安全,电池系统存在依旧存在热失控和热扩散的风险,需要提高电芯级别热失控预警能力和系统级别的热扩散防护能力;
与整车的融合设计。与液态动力电池相比,全固态电池需要外部提供较高的束缚压力,以保证固固界面下的电池反应。此外,全固态电池对于整车的热管理设计、CTB/CTP/CTC等集成设计、结构件设计、全生命周期监测与管理提出新的需求,需要整车企业协同,同步跟进。
工艺层面,全固态电池内部结构可采取串联方式,没有内部极耳,可以提高制造效率;外部结构以叠片+软包形式为主,可以更好地施加界面束缚压力,以保证电池的稳定反应,沿用湿法工艺制造的固态电池,可以沿用液态电池70%产业链资源,干法工艺部分设备依赖定制化开发,正负极、隔膜等生产设备需要进一步开发;
成本上,当前固态电池材料成本较高,且处于前期样品阶段,合格率低,未来在制造上成本会进一步增加,叠加工艺变化,设备层面的成本也会相应增加,需要整个产业链来分摊成本。
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