全固态电池获突破 或将“引爆”低空经济
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2025-05-20 17:57:18

近日,国轩高科宣布建成首条全固态电池实验线,在行业中实现质的飞跃。恩捷股份、宁德时代、亿纬锂能、赣锋锂业等公司均在近期发布固态电池研发进展,标志着全固态电池领域进入新阶段。

权威专家接受上海证券报记者采访时表示,硫化物固态电池预计在2027年将实现小规模量产,但全固态电池大规模应用仍有较长的路要走。还有专家表示,固态电池是推动当前热门的智能汽车、低空飞行器、人形机器人等领域发展的重要力量。其中,固态电池的研发投产进度基本决定以eVTOL(电动垂直起降飞行器)为代表的低空飞行器的爆发时间。

全固态电池研发生产进入新阶段

5月17日,国轩高科宣布其全固态电池——金石电池实现质的飞跃。材料创新上,硫化物电解质的离子电导率提升60%,空气稳定性显著提高,正负极材料的克容量也实现较大突破,在材料科学方面为全固态电池的发展筑牢根基。国轩高科首条全固态实验线也正式贯通,100%线体自主开发,设计产能达0.2GWh,通过高精密涂布等关键技术,实现高达90%的良品率。金石全固态电池研发负责人潘瑞军博士透露,此条实验线核心设备国产化率达100%,目前已开始装车路测。根据计划,国轩高科还将于2026年落地2GWh量产线。

5月15日,电池行业巨头宁德时代的公告显示,公司在固态电池技术方面持续投入,预计到2027年有望实现小批量生产,技术水平处于行业领先。关于与商飞的合作,公司透露其凝聚态电池能量密度最高可达500Wh/kg(瓦时每千克),正在推进民用电动载人飞机项目,执行航空级标准与测试,以确保安全和质量。

亿纬锂能方面近期也公开透露,在全固态电池领域已完成小软包电池组装工艺开发,百兆瓦时的中试线预计在2025年投入运行;公司计划于2026年推出主要应用于混合动力领域的高功率全固态电池,于2028年逐步推出400Wh/kg的高比能全固态电池。

赣锋锂业公告称,已形成固态电池全链路布局,在硫化物电解质及原材料、氧化物电解质、金属锂负极、电芯、电池系统等固态电池关键环节具备了研发、生产能力,并加快推动固态电池商业化应用。5月13日,公司方面回答投资者时表示,公司二代混合固态锂电池采用了金属锂作为负极,在固态电池方面开发的高比能电池能量密度达到420Wh/kg,循环寿命超过700次,并开发出能量密度达到500Wh/kg的样品,可通过200℃热箱与针刺等严苛的安全测试。

恩捷股份近日举办了全固态硫化物新品发布会,发布超纯硫化锂、超细硫化物固态电解质以及高电导硫化物固态电解质膜等核心材料,为固态电池的产业化提供支撑。

全固态电池大规模应用仍需时日

谈及轿车用全固态电池发展路线和关键时间点,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高认为,国际主要汽车企业和电池企业均逐步聚焦到硫化物全固态电池,主流技术路线基本清晰。众多企业已经建立了小批量供应能力,但需要重点攻克大规模生产工艺。2025年至2027年将以石墨/低硅负极硫化物全固态电池为主,以能量密度200—300Wh/kg为目标。2027年至2030年,高硅负极硫化物全固态电池有望成为主流路线,能量密度以400Wh/kg和800Wh/L(瓦时每升)为目标,重点攻关高容量低膨胀长循环硅碳负极,优化高镍三元复合正极和硫化物复合电解质,面向下一代乘用车电池应用。锂负极硫化物全固态电池,能量密度500Wh/kg和1000Wh/L将成为2030年至2035年的行业目标。

潘瑞军向记者介绍,目前,全球全固态电池的量产进度仍以手工样件为主。全固态电池面临诸多技术难点,其产线与液态电池产线差异较大,需要开发专用设备。关键挑战在于固固界面接触以及固态隔膜工艺,其中固态隔膜工艺需通过涂布的方式制作出薄的固态电解质膜。

鉴于全固态电池技术难度较高,半固态电池成为一种折中的选择。其优势在于可以沿用液态电池设备,仅需对材料和设备进行微调。同时,半固态电池能够兼顾高能量密度和安全性,其能量密度可达350—360Wh/kg,相较于液态铁锂的200—250Wh/kg和三元电池的250—300Wh/kg,具有明显优势。当前行业共识是先实现350Wh/kg半固态电池的量产,再通过材料和工艺的迭代来提升性能,这是目前主流的发展路径。结合公开资料来看,“半固态+全固态”双重路线已成为包括国轩高科、蜂巢能源在内的多家电池企业的选择。

固态电池成为eVTOL等未来科技爆发关键

不少电池企业开发固态电池时均与低空飞行器、人形机器人等应用相联系。宁德时代、赣锋锂业、国轩高科等均明确提到了和eVTOL、无人机等低空飞行器企业的合作。

国轩高科首席科学家、G垣准固态电池朱星宝告诉记者,当前,半固态电池计划在五年内实现快速的市场推广。国轩高科在高比能电池(500Wh/kg)方面,已经完成了A样的开发,并且通过了500圈循环测试,达到了相关标准。预计2025年5月底至6月初,国轩高科工研总院将正式对该高比能电池项目立项,其目标是实现量产。从应用场景来看,该高比能电池适用于eVTOL,以满足其对高倍率性能的需求;同时也适用于机器人和无人机等领域,针对这些应用场景对发热控制的要求,可以通过低内阻设计以及新一代的BMS(电池管理系统)来解决散热问题。

中国电动汽车百人会原副秘书长马仿列表示,电动智能汽车、低空经济与人形机器人蓬勃发展,带动锂电池需求攀升,预计2030年全球需求将达3800GWh。其中,电动智能汽车、低空经济、人形机器人领域电池需求预估分别为3500GWh、200GWh和100GWh。当前,锂电池是这些产业的主流选择,未来将全面向固态电池演进。

湖南大学教授黄靓认为,eVTOL等低空飞行器发展对电池的高比能、高功率、快充和长寿命提出更高要求,全固态电池能量密度需逐步突破400Wh/kg至600Wh/kg,其研发投产进度基本对以eVTOL为代表的载人电动低空飞行器爆发至关重要。

华泰证券近期发布的研报认为,2025年有望迎来半固态电池批量交付和全固态电池研发加速。目前车厂的品牌宣传已经进入到竞赛阶段,低空与机器人产业成为固态电池潜在的应用领域。相关环节涵盖卤化物/聚合物固态电解质、锂金属集流体、电解质膜、硅基负极、三元正极材料、干电极等。

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