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告別“偽固態(tài)”亂象 中國標準領(lǐng)跑全固態(tài)電池賽道
2025/6/15 10:32:24 來源:中國工業(yè)報 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關(guān)閉】
核心提示:全固態(tài)電池因具備高能量密度、高安全性等特性,被視為動力電池領(lǐng)域的未來之星。然而長期以來,“全固態(tài)”“半固態(tài)”“偽固態(tài)”的概念界定模糊不清,導(dǎo)致技術(shù)路線錯綜復(fù)雜、市場亂象頻出全固態(tài)電池因具備高能量密度、高安全性等特性,被視為動力電池領(lǐng)域的未來之星。然而長期以來,“全固態(tài)”“半固態(tài)”“偽固態(tài)”的概念界定模糊不清,導(dǎo)致技術(shù)路線錯綜復(fù)雜、市場亂象頻出。2025年5月22日,中國汽車工程學(xué)會發(fā)布全球首個《全固態(tài)電池判定方法》團體標準,以“失重率<1%”和“無液體滲出”作為核心判定指標,首次為行業(yè)劃定清晰的技術(shù)分水嶺。這一舉措不僅是中國在電池技術(shù)標準領(lǐng)域的一次突破性“搶跑”,更成為全球產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)進程中的關(guān)鍵一步。
“標準的本質(zhì),是對技術(shù)路線的'立法'。”中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺理事長歐陽明高在第二屆全固態(tài)電池高峰論壇上的發(fā)言,深刻揭示了這場行業(yè)變革的深層意義。
為產(chǎn)業(yè)化進程按下“加速鍵”
中國汽車工程學(xué)會副秘書長趙立金指出,全固態(tài)電池作為新一代動力電池技術(shù)的核心發(fā)展方向,其高能量密度和高安全性的特性備受產(chǎn)業(yè)界關(guān)注。
當前,全球動力電池產(chǎn)業(yè)正處于技術(shù)迭代的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點。日本豐田計劃于2027年實現(xiàn)硫化物固態(tài)電池的量產(chǎn),韓國三星SDI、美國QuantumScape等企業(yè)也在加速相關(guān)布局,而在歐洲,該領(lǐng)域仍處于實驗室研發(fā)階段。在此背景下,中國以標準先行的策略,為全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進程按下了“加速鍵”。
中國汽車工程學(xué)會副秘書長趙立金指出,全固態(tài)電池作為新一代動力電池技術(shù)的核心發(fā)展方向,其高能量密度和高安全性的特性備受產(chǎn)業(yè)界關(guān)注。然而,由于行業(yè)缺乏統(tǒng)一的判定標準,導(dǎo)致技術(shù)路線混雜不清、產(chǎn)品宣傳口徑不一,嚴重影響了其高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)化的進程。
隨著新能源汽車市場的爆發(fā)式增長,固態(tài)電池因其顯著優(yōu)勢被視為下一代動力電池的核心方向。然而,標準缺失導(dǎo)致市場上“偽固態(tài)”產(chǎn)品橫行,消費者難以辨別。
“部分企業(yè)將液態(tài)電解質(zhì)含量在10%左右的電池模糊宣傳為'固態(tài)電池',消費者根本無法分辨。”中國汽車技術(shù)研究中心有限公司首席科學(xué)家王芳直指行業(yè)痛點。
為破解這一亂象,由中國汽車工程學(xué)會牽頭、中汽研新能源汽車檢驗中心(天津)有限公司聯(lián)合50多家單位共同起草推出的《全固態(tài)電池判定方法》,旨在解決行業(yè)內(nèi)對全固態(tài)電池定義模糊、液態(tài)物質(zhì)含量測試方法缺失等關(guān)鍵問題。王芳表示,該標準明確了“全固態(tài)電池”的定義,要求離子傳遞完全通過固體電解質(zhì)實現(xiàn),并規(guī)定了液態(tài)物質(zhì)含量的測試方法及判定閾值(無液體滲出且失重率<1%)。這不僅為產(chǎn)業(yè)鏈上下游提供了技術(shù)準繩,也為全球固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展貢獻了“中國方案”。
新標準的出臺,通過兩項核心測試徹底劃清了全固態(tài)電池與半固態(tài)電池的界限:一是將電池在120℃真空環(huán)境下干燥6小時后,失重率需小于1%,以確保液態(tài)成分可忽略不計;二是通過目視檢測確認無液體滲出,以驗證固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性。
這些技術(shù)標準的背后,是大量的實驗數(shù)據(jù)支撐。起草組針對硫化物、氧化物、聚合物三大技術(shù)路線的電池進行了超千次測試,最終確定1%的失重率閾值能夠覆蓋95%的真實全固態(tài)電池,且實驗誤差率控制在0.3%以內(nèi)。
“失重率指標倒逼企業(yè)優(yōu)化工藝,我們的納米復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)已能將殘留溶劑控制在0.5%以下。”寧德時代技術(shù)負責人的回應(yīng),充分印證了標準對產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的強大推動作用。
從技術(shù)原理看,“液態(tài)電解質(zhì)殘留會引發(fā)熱失控風(fēng)險,而失重率直接反映固態(tài)電解質(zhì)的純度。1%的閾值經(jīng)過多輪驗證,平衡了技術(shù)可行性與安全性需求。例如,硫化物固態(tài)電池在高溫下易分解,但通過優(yōu)化封裝工藝,企業(yè)已能將失重率控制在0.5%以內(nèi)。”試驗數(shù)據(jù)表明,該方法誤差率低,重復(fù)性驗證結(jié)果穩(wěn)定,可覆蓋硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物等主流技術(shù)路線。在起草過程中,經(jīng)多輪討論與試驗驗證,重點對測試溫度、加熱時間等關(guān)鍵參數(shù)進行了研究選取,確保了方法的安全性與普適性。
標準起草組對硫化物、氧化物、聚合物等主流技術(shù)路線進行了交叉驗證,發(fā)現(xiàn)失重率測試方法具有較強的普適性。例如,寧德時代技術(shù)負責人透露:“我們通過改進電解質(zhì)燒結(jié)工藝,將氧化物固態(tài)電池的失重率從1.2%降至0.8%,僅這一項就需調(diào)整30余項參數(shù)。”
從概念混戰(zhàn)到硬指標競爭
在標準引領(lǐng)與技術(shù)突破的雙重驅(qū)動下,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展期。
《全固態(tài)電池判定方法》的發(fā)布,標志著行業(yè)從“各自為戰(zhàn)”邁向“統(tǒng)一標尺”的規(guī)范化發(fā)展階段。標準實施后,對企業(yè)形成了強大的技術(shù)倒逼效應(yīng),部分依賴“半固態(tài)”概念炒作的企業(yè)面臨嚴峻的轉(zhuǎn)型壓力。
而在行業(yè)競爭層面,行業(yè)分析師王磊認為:“標準將加速淘汰'偽全固態(tài)'產(chǎn)品。預(yù)計2026年前,市場中將有約30%的'擦邊球'企業(yè)退出市場,頭部企業(yè)市占率提升至60%以上。”
該標準為技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品認證和市場應(yīng)用提供了統(tǒng)一的衡量標尺。一方面,企業(yè)可依據(jù)標準明確技術(shù)路線,優(yōu)化材料開發(fā)和工藝設(shè)計;另一方面,檢測機構(gòu)能夠通過標準化測試方法,快速判定產(chǎn)品類別,降低市場推廣成本。在市場層面,可有效杜絕“偽全固態(tài)”產(chǎn)品混淆視聽,維護消費者權(quán)益與行業(yè)秩序。目前,日本、歐美等國家尚未出臺同類標準,中國率先建立技術(shù)規(guī)范,將為全球產(chǎn)業(yè)鏈提供可借鑒的“中國方案”。德國汽車工業(yè)協(xié)會代表坦言:“中國標準為全球提供了可參考的框架,未來不排除國際合作中直接采納的可能性。”值得關(guān)注的是,中國通過政策引導(dǎo)和資本投入加速追趕,2024年全固態(tài)電池專利申請量已達日本的三倍,這種技術(shù)自主化能力,正推動中國從“跟隨者”向“引領(lǐng)者”轉(zhuǎn)變。
在標準引領(lǐng)與技術(shù)突破的雙重驅(qū)動下,在政策和市場需求的雙輪驅(qū)動下,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展期。目前,半固態(tài)電池已實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,在動力電池領(lǐng)域的市場份額將逐步提升。全固態(tài)電池則進入產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵節(jié)點,隨著技術(shù)突破和資金的密集涌入,硫化物路線突出重圍,被認為是未來全固態(tài)電池的主流路線。各大企業(yè)紛紛制定并公布了自己的量產(chǎn)時間表,不少車企也公布了固態(tài)電池的量產(chǎn)計劃。
日前,上汽集團表示,上汽全固態(tài)電池(基于聚合物-無機物復(fù)合電解質(zhì)技術(shù)路線)將于2026年實現(xiàn)量產(chǎn)。此外,寶馬集團近日宣布,其全球首輛搭載全固態(tài)電池的BMWi7測試車型在慕尼黑正式啟動道路實測。
商業(yè)化落地仍面臨多重挑戰(zhàn)
從實驗室突破到規(guī)模化應(yīng)用,從標準領(lǐng)先到全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控,中國仍需跨越多重鴻溝。
盡管標準已定,但全固態(tài)電池的量產(chǎn)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
歐陽明高認為,固態(tài)電池的發(fā)展不僅需要材料創(chuàng)新,還需要工藝設(shè)備的協(xié)同進步。特別是在界面問題上,如何提升固態(tài)電解質(zhì)與電極之間的兼容性是關(guān)鍵所在。
王芳則指出,固態(tài)電池的研發(fā)與應(yīng)用面臨兩大核心挑戰(zhàn):一是如何提高固態(tài)電解質(zhì)的離子導(dǎo)電率;二是如何構(gòu)建穩(wěn)定且高效的固固界面。她在泰達汽車論壇上的演講中提到,雖然固態(tài)電池的安全性和能量密度較傳統(tǒng)液態(tài)電池有顯著提升,但仍需克服諸如快充后的安全問題、底部防護以及熱失控等多重技術(shù)難題。
中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉提醒:“標準領(lǐng)先不等同于產(chǎn)業(yè)全鏈條領(lǐng)先。若關(guān)鍵材料(如鋰鑭鋯氧電解質(zhì))仍依賴進口,中國仍可能受制于人。”
“固固界面接觸不良,內(nèi)阻陡增,性能會崩塌式衰減。”廈門大學(xué)教授孫世剛的警告直指核心難題。
在液態(tài)電池中,電解液可以充分浸潤電極材料,確保鋰離子高效傳輸。而在固態(tài)電池中,固態(tài)電解質(zhì)與電極之間是剛性接觸,容易形成高阻抗界面。中國科學(xué)院物理所的測試數(shù)據(jù)顯示,全固態(tài)電池的界面電阻可達液態(tài)電池的10倍,部分情況下甚至需要50個大氣壓的外部壓力,才能維持穩(wěn)定運行--這對量產(chǎn)來說是巨大的挑戰(zhàn)。
2026年7月,工信部新版《電動汽車用動力蓄電池安全要求》(GB38031-2025)將正式實施,要求電池“不起火、不爆炸”,且熱失控煙氣不得對乘員造成傷害。這對能量密度更高的固態(tài)電池提出了更嚴苛的安全要求。
中國科學(xué)院物理所團隊近期開發(fā)出“超薄界面修飾層”技術(shù),可將界面阻抗降低50%,但商業(yè)化仍需3-5年。“孔隙率必須壓到5%以下,否則鋰離子寸步難行。”吉陽智能董事長陽如坤揭示了制造端的殘酷現(xiàn)實。
目前,全固態(tài)電池的制造依賴干法電極等靜壓設(shè)備等新工藝,成本比傳統(tǒng)濕法高40%。此外,硫化物電池的生產(chǎn)環(huán)境要求極為苛刻--露點溫度需低于-60℃,以防止電解質(zhì)遇水分解。這些因素共同導(dǎo)致全固態(tài)電池的量產(chǎn)時間表大幅延后。
中國汽車工程學(xué)會標準負責人透露:“計劃2027年推動團體標準升級為國家標準,并與國際電工委員會(IEC)接軌,推動中國標準全球化。”
全固態(tài)電池不僅是技術(shù)路線的競賽,更是標準制定權(quán)的爭奪。中國通過“團體標準”率先卡位,為產(chǎn)業(yè)鏈贏得了戰(zhàn)略主動權(quán)。然而,從實驗室突破到規(guī)模化應(yīng)用,從標準領(lǐng)先到全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控,中國仍需跨越多重鴻溝。這場“固態(tài)革命”的終局,或?qū)⒅匦露x全球能源權(quán)力的版圖。(記者 祁曉玲 馬艷)
轉(zhuǎn)自:中國工業(yè)報
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