固态电池:界面、材料、工艺与性能全面跃升
固态电池在2025年取得了一系列关键技术突破,主要体现在固固界面接触、材料体系创新、生产工艺优化、能量密度提升及安全性增强等方面,具体如下:
一、固固界面接触难题的突破
阴离子调控技术:中国科学院物理研究所黄学杰团队联合多家科研机构,成功开发出基于“碘离子”的阴离子调控技术。该技术通过在硫化物电解质中预置可迁移碘离子,在电场作用下原位形成微米级LiI界面层,能够动态维系界面紧密接触并兼具离子传输能力,从而解决了固固界面接触难题。
柔性固态电池技术:中国科学院金属研究所开发了柔性固态电池技术,通过创新性的聚合物分子设计,在分子尺度上同时实现离子的快速传输与高效存储。该技术构建的一体化柔性电池展现出极佳的机械稳定性,可承受20000次反复弯折而不影响性能。
含氟聚醚电解质:清华大学化工系张强教授团队成功开发出新型含氟聚醚电解质,通过“富阴离子溶剂化结构”设计新策略,有效增强了固态界面的物理接触与离子传导能力,显著提升了锂电池的耐高压性能和界面稳定性。
二、材料体系创新
正极材料:众多企业和科研机构不断探索新型正极材料,以提升电池的能量密度和循环性能。例如,孚能科技预计交付的第一代硫化物全固态电池采用高镍三元正极与高硅负极组合,能量密度高达400Wh/kg;第二代产品正极材料升级至富锂锰基/高镍正极,搭配锂金属负极,能量密度将突破500Wh/kg。
固态电解质:固态电解质作为固态电池的核心材料之一,其性能直接影响电池的整体表现。2025年,众多企业加大了对硫化物电解质的研发投入,其中宁德时代凭借硫化物+卤化物复合电解质体系,能量密度成功突破500Wh/kg。赣锋锂业采用氧化物、硫化物、聚合物三路线并行策略,第三代全固态电池能量密度420Wh/kg,成功通过200°C热箱测试,硫化物电解质实现百吨级量产。
三、生产工艺优化
原位固化工艺:国轩高科开发的“原位固化”工艺,有效解决了固态电池界面阻抗高的难题,将界面阻抗降至10Ω-cm以下,大大提升了电池的充放电性能和循环寿命,为固态电池的大规模生产奠定了工艺基础。
设备制造:设备制造商也在积极投入研发,以满足固态电池生产工艺的特殊需求。如先导智能作为全球最大的锂电池智能装备提供商,打通了全固态电池量产的全线工艺环节,设备已陆续交付国内外头部电池企业、知名车企和新兴电池客户,推动了固态电池生产的自动化、智能化和规模化。
四、能量密度提升
能量密度突破500Wh/kg:2025年以来,固态电池技术在能量密度方面取得了显著进展。例如,宁德时代凭借硫化物+卤化物复合电解质体系,能量密度成功突破500Wh/kg;孚能科技预计推出的第二代硫化物全固态电池,能量密度也将突破500Wh/kg。
更高能量密度的探索:除了500Wh/kg的能量密度突破外,企业和科研机构还在探索更高能量密度的固态电池技术。例如,欣旺达已成功试制每公斤520Wh的锂金属超级电池实验室样品,展现了持续创新的技术实力。
五、安全性增强
通过严苛安全测试:固态电池在安全性方面取得了显著进展。例如,欣旺达发布的聚合物固态电池新品“欣·碧霄”,在不到1MPa的超低压力下实现循环寿命1200周,并通过200摄氏度热箱等严苛安全测试;奇瑞汽车发布的犀牛S全固态电池模组,在极限测试中先经钢针穿刺,再用电钻高速钻孔,全程未出现冒烟、鼓胀现象,甚至保持稳定放电。
安全性能提升策略:企业和科研机构还在探索多种策略以提升固态电池的安全性能。例如,通过改进电解质材料、优化电池结构设计、引入智能电池管理系统等方式,提高电池在极端条件下的安全性和稳定性。
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