固态电池开启量产倒计时
时间:2025-03-13 13:20:37来源:经济日报
2月24日,梅赛德斯-奔驰开启全固态电池路测,此次测试车搭载的固态电池能量密度达到450瓦时/千克。作为最具潜力的“下一代动力电池”,固态电池行业不断升温,多家企业密集更新量产时间表。

在日前举行的2025中国全固态电池产学研协同创新平台年会上,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高预计,“全固态电池2027年开始装车验证,真正形成规模可能需要5年到10年时间,预计2030年实现量产”。

掀起争抢研制热潮

固态电池并非一项全新技术。

丰田汽车早在2006年便已开展固态电池研发工作,近期宣布将于2026年小批量试产,2030年后将大规模生产;本田汽车宣布2025年1月起试生产纯电动汽车全固态电池;日产计划今年开始在横滨工厂试生产固态电池,到2028年推出配备全固态电池的电动汽车。

在固态电池上抢跑的日系车企,已然靠近量产的边界。形势紧迫,国内电池制造商和汽车企业纷纷启动加速模式。

宁德时代2024年公布3项固态电池专利,并且透露了“2027年小规模量产全固态电池”的时间表。据了解,宁德时代已建成全固态电池中试生产线,正进行工艺优化与产品验证,若能在这一阶段解决安全和性能难题,接下来就能进入生产技术探索阶段。

华为在去年年底公布了一项最新硫化物固态电池专利,名称为《掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池》。欧阳明高表示,“2024年是中国全固态电池的里程碑年份,去年下半年以来,我国申请的全固态电池专利数量快速增长”。

比亚迪锂电池有限公司首席技术官孙华军介绍,比亚迪2013年开始全固态电池研发,已启动固态电池产业化可行性验证,涵盖关键材料技术攻坚、电芯系统开发和产线建设。预计2027年启动全固态电池批量示范装车应用,2030年后实现大规模商业化落地。

新能源车企也在紧追慢赶。广汽埃安宣布将在2026年实现全固态电池量产装车,率先搭载于旗下高端品牌昊铂;奇瑞汽车计划在2026年实现全固态电池上车,2027年规模化量产;上汽集团宣称2026年全固态电池实现量产交付,2027年搭载全固态电池的智己新车实现量产交付;长安汽车计划到2030年推出液态、半固态、固态等8款自研电芯。

随着固态电池风口渐盛,越来越多企业开始“上桌”。一汽集团首席科学家兼研发总院(科技创新管理部)高端汽车集成与控制全国重点实验室主任王德平说,经过近几年发展,我国全固态电池关键技术研发取得突破,目前正处于原型样机阶段。能量密度达400瓦时/千克的全固态电池,有望在未来2年至3年内实现小批量装车应用。

技术路线逐渐聚焦

固态电池之所以至今未成为主流技术方案,并非企业们“不想做”,而是“做不到”。固态电池采用全新结构和材料,其生产工艺、材料体系更加复杂,成本也高出不少。

“固态电池的研究已取得重要进展,但还需解决诸多基础科学问题和工程技术难题。”中国科学院院士、中国全固态电池产学研协同创新平台专家委员会副主任孙世刚分析,挑战主要来自如何进一步提升固态电解质的离子导电率、与锂金属和高比能电极材料的匹配性,并构筑相容稳定的固固界面。在材料方面,寻找合适的固态电解质是关键。理想状态下的固态电解质需要具备高离子电导率、良好的化学稳定性及机械强度。另外,界面问题也是不容忽视的一环。固态电池中电极与电解质之间的界面接触不良会导致电池内阻增加,影响电池的整体性能。

除了技术和工艺外,成本高的问题同样限制了固态电池大规模应用。当前,液态锂离子电池单体成本为每瓦时0.5元左右。固态电池在没有大规模量产的前提下,成本相对较高,材料成本每瓦时在2元以上。一个100千瓦时的电池包仅材料成本已经超过20万元,远高于现有液态电池。

目前,固态电池领域技术路径多元。其中,聚合物固态电池、氧化物固态电池以及硫化物固态电池是三大主流技术路线。

“从全球范围来看,全固态电池研制逐渐聚焦到硫化物技术路线上,投入持续增加。”欧阳明高建议,全固态电池的技术路线要聚焦以硫化物电解质为主体电解质,匹配高镍三元正极和硅碳负极的技术路线,以比能量每公斤400瓦时、循环寿命1000次以上为性能目标,确保2027年实现轿车小批量装车。

“在硫化物固态电解质方面,国内众多企业已经拥有了小批量供应能力,还需要重点攻克大规模生产工艺。”欧阳明高说。

智能应用驱动创新

当前,正值全球人工智能技术快速迭代关键时期,大语言模型和科学智能结合,升级研发平台,成为全固态电池关键材料体系创新与构建的加速器。

传统实验室研发流程中存在时间、物料、电能和人力浪费问题。苏州易来科得科技有限公司首席执行官陈新虹说,公司正在经历从实验试错到智能自动设计的变革。今年电池设计效率将提升2倍至5倍,智能设计将再提升两个数量级。

宁德时代新能源科技股份有限公司研发总裁欧阳楚英介绍,公司从系统维度进行创新,通过多尺度集成仿真将材料、电芯和系统设计耦合优化,实现正向与逆向设计反馈,提升产品性能。“公司基于应用经验构建物理图像,从工程问题中提炼科学问题,并借助AI和实验形成闭环。”

“以前电池材料研发以试错型为主,耗费大量人力,周期长、效率低。现在人工智能改变了以前的研发模式。”欧阳明高说,现在已实现全过程自动材料设计,比如自动化的实验、表征、仿真、制备,实现全流程智能化。

借助人工智能技术,对海量数据进行深度挖掘和分析,为固态电池的研发工作提供了便利。欧阳明高介绍,全固态电池AI大模型,提供各类专家智能体与智能设计工具,实现材料体系智能匹配、设计参数、智能选优、制备工艺、智能推荐等研发服务,可以让电池研发效率提升1个至2个数量级,节省70%至80%的研发费用。

全固态电池是下一代电池技术竞争的关键制高点。可以预见,在人工智能驱动下,研发模式的变革,必将加速全固态电池在关键技术、成本、量产应用等方面的突破。

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