日前，在第九届动力电池应用国际峰会(CBIS2024)的“先进电池技术及应用”主题论坛上，广汽埃安新能源汽车股份有限公司电池研发部总监李进，作题为《动力电池发展趋势及全固态电池技术进展》的主题演讲。
图为广汽埃安新能源汽车股份有限公司电池研发部总监李进发表演讲
李进指出，续航、安全、补能便利性、价格是当前新能源汽车用户最为关注的四个方面，快充和安全是未来电芯发展的主要方向，全固态电池是必然路线之一。他重点介绍了固态电池领域的研发进展情况，并公布了广汽原型固态电池的开发进展。
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需求端牵引动力电池技术发展
李进表示，市场需要什么样的新能源汽车，新能源汽车反过来要求动力电池达到什么样的性能，这是一个需求牵引的过程。通过行业分析得出，当前，续航、安全、补能便利性、价格等是影响客户购买新能源汽车的重要因素。
首先，最重要的是续航。从今年1-8月新能源汽车细分领域的增长来看，EV同比增长39%，REEV、PHEV增长率大幅提升。这表明，在当前高端纯电汽车已将续航提升至800公里以上的情况下，消费者仍有一定程度的续航焦虑，未来REEV的纯电续航成为下一个竞逐的焦点。
李进指出，当前，磷酸铁锂电池在纯电方面的市占率较高，但其能量密度不断迭代升级已相对接近极限，目前磷酸铁锂电芯的体积能量密度可以达到420Wh/L，伴随技术不断创新升级，预测大概能达到440Wh-450Wh/L的水平。此外，高锰高电压的技术路线，包括磷酸锰铁锂、尖晶石镍锰酸锂等高锰体系可以进一步提升电芯的能量密度，进而提升整车的续航能力，并降低电池成本，其或将在部分应用场景下实现对磷酸铁锂电芯的替代。
其次，快充方面，主要从电芯材料和电芯设计两方面进行优化。一方面，通过优化材料大幅降低电池的内阻，例如正极方面优化包覆设计，减少大颗粒，负极方面通过选择原料胶，优化骨料粒径等，改善快充能力;另一方面，电芯设计端则通过全景和多层极片的结构设计，包括电芯整体规格尺寸的优化，降低内阻。此外，通过温控策略和充放电制度的优化，亦可大幅缩短充电时间，提升充电速度。
第三，电池安全方面，主要包括本征安全、被动安全和主动安全三方面。李进表示，无论是磷酸铁锂还是固态，亦或是在现有技术基础上进行改良，电芯的本征安全决定了电池系统的总体水平。被动安全决定了电池系统的安全下限，包括采用热蔓延防护技术、热失控散热技术，以及相关的检测技术等。而主动安全则决定了电池系统的上限，包括基于外部特征的远程诊断技术、多元传感器的远程诊断技术，以及全生命周期的标定和电芯的修复。
李进表示，总体来看，电芯安全技术，尤其是被动安全方面，经过近些年行业的快速发展，已趋于成熟。长期来看，电芯的本征安全和主动安全方面仍需不断提升，例如当前行业内改善本征安全比较热门的全固态电池，最重要的特征是在提升能量密度的同时改善本征安全性。
02
固态电池研发进展情况
李进表示，专利在一定程度上可以体现各企业在固态电池前期技术投入方面的情况，同时对技术的成熟度也有一定的参考意义。广汽埃安通过对全固态电池的专利进行分析发现，全球范围内，与全固态电池相关的专利，年度申请量一直保持高增长，尤其2016年之后呈现快速上升趋势，全球固态电池领域的竞争日趋激烈。
日韩企业在全固态电池领域的专利布局较早，且申请量比较大，与之相比，中国国内的申请量要少得多。当然，近两年行业关注度较高，国内整体研发投入持续加大，未来这方面的专利预计将快速攀升。
李进表示，通过对全固态电池重要技术分支方向的研究发现，大部分全固态电池技术方向都出现于十年之前，而且经历了长期发展。其中氧化物和硫化物电解质技术成熟度最高，复合电解质技术潜力巨大。
据李进介绍，目前硫化物固态电解质的离子电导率可以接近甚至超过液态电解液，业内有多家企业可提供公斤级的样品，是短期内重要的开发方向。中长期看，每种固态电解质都有自己的短板，最终有望以复合的策略实现在动力电池领域的应用。全固态电池商业动态方面，预计2026-2027年前后将会有相关车型推出。
广汽埃安固态电池的研发进展方面，据李进介绍，基于硫化物、聚合物的多元复合，两条路线都在推进，但在2026-2027年这个节点，基于硫化物的多元复合技术路线，在综合性能方面达到车规级要求的可能性更高。
围绕硫化物的多元复合路线，基于9系高镍三元材料成为重要布局方向，同时富锂锰基材料一些关键问题还需改善。固态电解质湿法成膜技术方面，目前最大宽幅可以做到300毫米以上，电解质膜常温离子导电率可做到1mS/cm以上，40℃可以达到4-5mS/cm，为未来的应用奠定了基础。
原型固态电池开发进展方面，据李进介绍，广汽埃安已完成30Ah大尺寸全固态电池的试制，能量密度达400Wh/kg，可以通过针刺、裁切和200℃热箱试验。
李进同时也指出，全固态电池还有很多难点，最主要的三大领域分别为：材料的开发与量产技术、电芯的设计与制造、系统集成与整车验证技术。