廣汽埃安稱(chēng)實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池容量超30Ah，能量密度超400Wh/Kg

“全固態(tài)電池開(kāi)發(fā)難度巨大，堪稱(chēng)動(dòng)力電池中的珠穆朗瑪峰。”在4月12日的廣汽集團(tuán)科技日上，廣汽埃安電池研發(fā)部負(fù)責(zé)人李進(jìn)表示。

當(dāng)天的發(fā)布會(huì)上，廣汽埃安發(fā)布了其全固態(tài)電池在容量、能量密度、安全性和制造技術(shù)上的階段性突破成果。

據(jù)李進(jìn)在發(fā)布會(huì)上介紹，廣汽集團(tuán)憑借第三代海綿硅負(fù)極技術(shù)和高面容量固態(tài)正極技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)電池能量密度達(dá)到400Wh/Kg以上，較當(dāng)前量產(chǎn)的液態(tài)鋰離子電池體積能量密度提升52%以上，質(zhì)量能量密度提升50%以上，實(shí)現(xiàn)超1000公里續(xù)航，此外，全固態(tài)電池的單體容量已經(jīng)突破30Ah。

廣汽埃安目標(biāo)在2026年完成全固態(tài)電池開(kāi)發(fā)，并首先搭載于昊鉑車(chē)型。

屆時(shí)，“電動(dòng)汽車(chē)的安全性和續(xù)航里程將跨上新的臺(tái)階，為客戶帶來(lái)全新的駕駛體驗(yàn)。”李進(jìn)說(shuō)。

此外，廣汽集團(tuán)宣稱(chēng)其開(kāi)發(fā)的全固態(tài)電池具備超高的安全性，在針刺、裁切等機(jī)械濫用的情況下不發(fā)生熱失控。

李進(jìn)表示，目前市場(chǎng)上搭載的固態(tài)電池多是半固態(tài)電池，仍然需要加入傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)，與當(dāng)前常規(guī)液態(tài)鋰離子電池并無(wú)本質(zhì)的差異。全固態(tài)電池作為顛覆性電池，有望打破當(dāng)前動(dòng)力電池的技術(shù)局限，全固態(tài)電池可以在實(shí)現(xiàn)超高能量密度的同時(shí)，大幅改善電芯的本質(zhì)安全性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更寬的使用溫域。

實(shí)際上，在去年的廣州車(chē)展，廣汽埃安已經(jīng)宣布將于2026年實(shí)現(xiàn)搭載全固態(tài)電池的汽車(chē)全面量產(chǎn)，并首發(fā)昊鉑。隨后，廣汽埃安又宣布公司實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)取得了全固態(tài)電池重要的技術(shù)突破。

他們宣布成功完成全固態(tài)電池的界面改性技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證。在試驗(yàn)測(cè)試中，相比常規(guī)固態(tài)電池，廣汽埃安采用界面改性技術(shù)的全固態(tài)電池在150周循環(huán)后容量的保持率大幅提高，超過(guò)90%，電池壽命衰減率降低了50%。

全固態(tài)電池因其固固接觸的界面特性，導(dǎo)致接觸阻抗大、穩(wěn)定性差的問(wèn)題，使得電池容量衰減迅速，壽命縮短。廣汽埃安實(shí)驗(yàn)室通過(guò)對(duì)固態(tài)電解質(zhì)成分的特殊設(shè)計(jì)，成功誘導(dǎo)形成界面緩沖層，有效降低了界面阻抗，同時(shí)提升了界面的穩(wěn)定性。

廣汽埃安當(dāng)時(shí)表示，廣汽埃安實(shí)驗(yàn)室還在加速開(kāi)發(fā)新型固態(tài)電解質(zhì)、固固界面改性等相關(guān)技術(shù)，以進(jìn)一步優(yōu)化固態(tài)電池的綜合性能。

今年2月，在接受央視專(zhuān)題采訪時(shí)，廣汽埃安再次宣布，其全固態(tài)電池的能量密度達(dá)到了350Wh/Kg。

秘而不宣的固態(tài)電解質(zhì)選擇，能否實(shí)現(xiàn)超高安全性仍具爭(zhēng)議

對(duì)比廣汽埃安今年和前幾次官宣——公布的全固態(tài)電池量產(chǎn)時(shí)間相同，能量密度又進(jìn)一步提升，此外，埃安此次還選擇公布了全固態(tài)電池的最新容量和電芯正負(fù)極材料。

從電池容量來(lái)看，其相比與一天前中科院青島能源研究所團(tuán)隊(duì)公布的20Ah的全固態(tài)電池的容量更大，這可以說(shuō)是不小進(jìn)步，因?yàn)闃I(yè)內(nèi)通常認(rèn)為，要將全固態(tài)電池做大做厚很難。

但對(duì)于最關(guān)鍵的固態(tài)電解質(zhì)的選擇，廣汽埃安卻猶抱琵琶半遮面，只是透露，“選擇了高性能全固態(tài)電解質(zhì)材料。”

據(jù)中國(guó)電子科技集團(tuán)第十八研究所研究員肖成偉在3月底的2024電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)上介紹，目前，全固態(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)以氧化物、硫化物、鹵化物和聚合物四類(lèi)為主。從現(xiàn)在研發(fā)的熱點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)來(lái)看，一類(lèi)是硫化物，一類(lèi)是聚合物復(fù)合的電解質(zhì)。

而據(jù)中科院院士孫世剛在此次論壇中介紹，在這幾類(lèi)固態(tài)電解質(zhì)中，固態(tài)氧化物機(jī)械和熱穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是離子電導(dǎo)率低，界面問(wèn)題嚴(yán)重；鹵化物的優(yōu)點(diǎn)是離子電導(dǎo)率高，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差、成本很高。

孫世剛提出的解決辦法，是“用表面化學(xué)方式來(lái)提升固態(tài)電解質(zhì)的性能，通過(guò)調(diào)控鋰的遷移能壘提高性能。例如對(duì)于硫化物來(lái)說(shuō)通過(guò)元素取代，用其他離子到晶格位點(diǎn)，提升材料的周期循環(huán)和穩(wěn)定性。另外，通過(guò)界面調(diào)控，提升快速充放電能力。”

聚合物電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是柔軟性比較好，容易加工，形成良好的界面接觸，缺點(diǎn)是離子電導(dǎo)率低。

解決的方法，是可以通過(guò)分子設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)合成和原位聚合一種新的氟化主鏈和寡聚體增塑固態(tài)聚合物電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率比較高，離子遷移數(shù)高，還具有5.1V的的寬電化學(xué)窗口。同時(shí)它與鋰金屬負(fù)極和不同的正極材料能夠形成相容穩(wěn)定的界面，顯著提升鋰金屬電池的可逆循環(huán)穩(wěn)定性。

孫世剛認(rèn)為，“全固態(tài)電池發(fā)展的核心，一是全固態(tài)電池本身怎么提升離子電導(dǎo)率、離子遷移數(shù)，二是怎么擴(kuò)展電化學(xué)窗口，形成良好的固固界面，實(shí)現(xiàn)界面的兼容性和穩(wěn)定性。”而從源頭設(shè)計(jì)出更好的電解質(zhì)，在他看來(lái)尤為關(guān)鍵。

除了“隱匿”電解質(zhì)材料，廣汽埃安在此次官宣中，也再次強(qiáng)調(diào)了全固態(tài)電池相對(duì)于現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池的高安全性。但實(shí)際上，全固態(tài)電池是否能夠?qū)崿F(xiàn)足夠安全，在業(yè)內(nèi)仍然具有爭(zhēng)議。

“材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、膨脹、界面接觸、鋰枝晶生長(zhǎng)等等，需要我們做深入的基礎(chǔ)研究。”肖成偉研究員表示，“從電池的安全角度來(lái)看，安全性有了一個(gè)大幅提升，但并不等于絕對(duì)安全，有鋰枝晶的問(wèn)題，也存在著熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，要對(duì)電池?zé)崾Э仡A(yù)警，包括電池系統(tǒng)的熱擴(kuò)散防控做很多的工作。”

特別是，當(dāng)全固態(tài)電池的負(fù)極開(kāi)始使用到鋰金屬，以實(shí)現(xiàn)更高能量密度的時(shí)候，造成安全隱患的鋰枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題會(huì)凸顯。“鋰枝晶不是不生長(zhǎng)，一樣會(huì)生長(zhǎng)，只要里面有電子流過(guò)來(lái)都會(huì)生長(zhǎng)鋰枝晶。”孫世剛說(shuō)。

孫世剛認(rèn)為，解決的辦法是通過(guò)添加劑的方式，因?yàn)殇囍L(zhǎng)是一個(gè)成核增長(zhǎng)過(guò)程，“我們?nèi)绻軌蛲ㄟ^(guò)間接的方式，控制成核增長(zhǎng)方式，這樣就可以完全抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。但做這個(gè)工作是很困難的，因?yàn)槭紫纫冷囍У纳L(zhǎng)規(guī)律，這很重要。”

最后，從全固態(tài)電池生產(chǎn)的角度，成本仍然是其商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。肖成偉認(rèn)為，“沿用現(xiàn)在的濕法工藝來(lái)進(jìn)行全固態(tài)電池的生產(chǎn)，跟現(xiàn)在產(chǎn)線的兼容度基本可以接近70%。干法的兼容度更低一些，要做一些設(shè)備的定制開(kāi)發(fā)，正負(fù)極和電解質(zhì)膜生產(chǎn)設(shè)備等。成本目前來(lái)說(shuō)還是比較高，材料成本1.5—2.5元/Wh，未來(lái)的目標(biāo)看看是不是可以降到0.8元/Wh以下。”

在肖成偉看來(lái)，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，理想情形下，2027年做到能量密度400Wh/kg，1000次的循環(huán)，2C的倍率性能，實(shí)現(xiàn)百輛到千輛車(chē)級(jí)別的示范運(yùn)營(yíng)。根據(jù)運(yùn)營(yíng)的情況，做一些技術(shù)的迭代提升，包括整車(chē)設(shè)計(jì)的改進(jìn)。2030年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池和搭載車(chē)輛的小規(guī)模量產(chǎn)，2035年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)普遍使用。