|
摘要 核心在于平衡性能、成本和安全。 如果说2023年，“固态电池”还只是资本市场追逐的热点概念，那么2024年，中国正加速将其从概念变为现实——至少在中科固能董事长吴凡看来，全固态电池的“元年”已经到来。 吴凡大胆预言，凭借在产业化基础、工程化能力、政府支持和产业链协同等方面的优势，2027年左右，中国有望在全球硫化物全固态电池的竞赛中实现“弯道超车”，甚至引领全球。 以上判断背后，是硫化物固态电解质的技术突破正带来前所未有的发展机遇。作为专注于硫化物固态电解质研发和生产的企业，中科固能在推动行业发展中扮演着重要角色。 高工锂电特此专访中科固能董事长吴凡，深入探讨硫化物固态电池的产业化现状、技术路线选择、市场应用前景以及中国企业在全球竞争中的优势。 全固态电池元年已至 固态电池被视为下一代电池技术的重要发展方向，其高能量密度、高安全性等优势使其在新能源汽车、储能等领域具有广阔的应用前景。其中，硫化物技术路线因其高离子电导率等特性备受关注，但也面临着制备成本、空气稳定性等挑战。 近年来，国家层面出台了一系列政策，支持固态电池及相关技术的研发和产业化。多个行业联盟和产业组织也积极推动硫化物固态电池的产业化进程。众多企业纷纷加大投入，布局固态电池领域。 吴凡认为，2024年是中国全固态电池发展的关键节点，甚至可以定义为“元年”。市场对高性能固态电池的需求日益明确，为相关企业提供了从技术研发向产业化转型的良好契机。 吴凡预判，凭借在产业化基础、工程化能力、政府支持力度和产业链协同效应等方面的优势，中国有望在2027年左右实现硫化物全固态电池产业化的全球反超，引领行业发展。 聚焦硫化物固态电解质的中科固能 中科固能由吴凡教授于2022年创办，是中科院物理所硫系全固态电池技术产业化的重要平台，代表了该领域的前沿技术水平。公司聚焦硫系固态电解质及相关产品，致力于解决目前行业内电解质成本过高及硫系化合物与空气反应等难题。 吴凡介绍，其团队在中科院物理所陈立泉院士的领导下，长期致力于液态锂电、半固态锂电、钠离子电池等领域的产业化工作，已经积累了深厚的技术储备。团队专注于硫化物全固态电池及其关键固态电解质材料，以及与正负极材料的兼容匹配等方面的研究。目前，团队已发表百余篇相关论文，拥有六十余项国家发明专利，技术积淀深厚。 吴凡表示，硫化物固态电解质是硫化物全固态电池成本构成中占比最高的组成部分，其性能也直接决定了全固态电池的性能。因此，中科固能当前的定位，是聚焦固态电解质及其原材料、膜和浆料（衍生产品）的研发和生产，为终端固态电池企业提供解决方案。 中科固能专注于开发高性能硫化物固态电解质，重点关注高离子电导率和精确的粒径控制，以满足不同应用场景的需求。其产品系列在离子电导率（4~18mS/cm）和颗粒细度（D50可控至350nm）方面表现出色，达到行业领先水平。 中科固能已建立起差异化的产品体系。例如，超高离子电导型硫化物可显著提升电解质膜的离子传导速度并降低电池内阻；小粒径高离子电导型硫化物则克服了小粒径与高电导率难以兼顾的技术难题，即使在亚微米或纳米级粒径下，仍能保持高于6.5 mS/cm的离子电导率；此外，通过微纳化技术和优化的溶剂体系，有效解决了颗粒团聚问题，开发出的超小粒径型硫化物在颗粒尺寸、均匀性和离子电导率等方面具有显著优势，并已实现年吨级产能。 中科固能还成功开发了硫化物固态电解质膜，在超薄厚度（小于25 μm）、高离子电导率（室温可达2mS/cm）和优异的机械强度等方面取得了显著进展。 在电解质膜的制备中，中科固能采用了湿法成膜工艺，并结合全固态电池生产线的参数优化，成功制备出两种尺寸（8 cm×15 cm和18 cm×18 cm）的超薄、高离子电导率膜。目前，该公司正致力于推进电解质膜的连续化生产，以提高生产效率并降低成本，从而更好地满足市场需求。 为加速产业化进程，中科固能已于2024年末建成并启动了一条年产能达百吨级的生产线调试。该生产线采用高度自动化的连续生产模式，显著减少了人工操作，降低了生产过程中硫化氢气体产生的潜在风险，并利用全自动控制系统显著提高了产品质量的稳定性。 该生产线还具备工艺兼容性，可支持多种硫化物固态电解质的生产，既能满足稳定的市场供应，也为未来的技术迭代升级奠定了基础。与传统工艺相比，该生产线可实现超过60%的能源节约。为保证产品质量，生产过程在完全密闭的环境中进行，通过闭路系统严格控制氧含量和露点，以保材料性能的稳定。 多重挑战并存，产业链协同至关重要 吴凡坦言，硫化物是固态电池产业化难度最高的技术路线之一，其成本、空气敏感性和能量密度等是量产面临的主要挑战。相比之下，聚合物和氧化物等技术路线相对成熟，产业化推进也更为顺利。他认为，长期来看，各条技术路线将长期共存，并在不同的应用场景和时间尺度上发挥作用。 针对硫化物固态电池产业化面临的挑战，吴凡认为，核心在于平衡性能、成本和安全三个方面。 性能方面，下游客户对硫化物材料的电化学指标提出了极高要求；成本方面，硫化物材料的价格仍然高昂，制约了其大规模应用；安全方面，硫化物材料的制备过程需要严格的环境控制。他强调，优化生产工艺是硫化物固态电解质生产商的核心竞争力，这需要长期的积累和经验沉淀。由于硫化物是一个新兴领域，缺乏成熟的量产设备可直接借鉴，因此，中科固能需要根据自身摸索的工艺与设备商合作，定制开发生产设备。 吴凡认为，要真正实现固态电池的产业化，还需要产业链各方的协同配合。除了固态电池材料外，粘结剂、溶剂、分散剂、集流体和铝塑膜等辅材也对电池性能有很大影响，需要全产业链共同努力。 AI赋能固态电池研发，前景可期 吴凡表示，AI是中科固能积极探索和应用的工具，已应用于材料体系的筛选、技术综合研判等研发环节。 通过AI软件，可以系统性梳理固态电池领域的专利论文、团队、公司合作及引用关系，从而快速得出结论，辅助参考和预判；在材料的筛选和预测方面，中科固能也借助AI手段进行高通量、大批量的筛选，预测材料的性能，如离子电导率、空气稳定性和电化学稳定性等，然后再进行实验验证，从而提高效率。 吴凡也指出，目前AI的应用与理想状态仍有差距，AI的计算精度和预测能力仍需进一步加强，才能更有效地指导实际材料的合成和应用。 吴凡强调，中科固能定位于服务商，旨在为下游客户提供高质量、低成本、高批次稳定性的产品。他认为，当前行业的主要任务是拓展市场，打通硫化物全固态电池的技术路线，加速技术迭代。中科固能希望通过自身的专长和积累，加速这一进程，推动整个行业的快速发展。 |
|
|
