青島能源所硫化物全固態(tài)電池項(xiàng)目整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，20Ah軟包電池中試線已開展試生產(chǎn)——

為新能源汽車“配動”，青島走上“先發(fā)陣營”

近日，高性能20Ah車載硫化物全固態(tài)電池中試線在嶗山區(qū)巨峰光學(xué)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)園落地并試運(yùn)行。該中試線依托青島中科源本新能源有限公司建設(shè)，預(yù)計可月產(chǎn)20Ah電池10片。

該項(xiàng)目的落地意味著，青島在硫化物全固態(tài)電池這一領(lǐng)域向產(chǎn)業(yè)化大步邁進(jìn)，將進(jìn)一步為綠色能源、智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展筑牢技術(shù)根基、完善產(chǎn)業(yè)鏈配套，推動科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展，為青島塑造創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)體系賦能。

顛覆性技術(shù)“更新”車載電池

所謂固態(tài)電池，是與液態(tài)電池相對的一種電池形態(tài)，是一種利用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)以提升鋰離子電池安全性、穩(wěn)定性和循環(huán)壽命的新技術(shù)。全固態(tài)電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、倍率及安全性能優(yōu)異等特點(diǎn)，因此被新能源汽車動力電池等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域寄予厚望。

目前，行業(yè)里對固態(tài)電池按其電解質(zhì)不同，大致分為三個發(fā)展方向，即：氧化物、聚合物和硫化物。其中，以硫化物為電解質(zhì)的全固態(tài)電池，被看作一項(xiàng)位于世界前沿的顛覆性技術(shù)。

青島能源所研究員武建飛是高性能20Ah車載硫化物全固態(tài)電池中試線的牽頭創(chuàng)立人，現(xiàn)任青島中科源本新能源有限公司董事長。據(jù)他介紹，一方面，硫化物全固態(tài)電池以穩(wěn)定的固體電解質(zhì)替代了有機(jī)電解液，從而避免了液態(tài)電池在撞擊、高溫等情況下燃燒爆炸的風(fēng)險，可極大提升電池安全性能。另一方面，硫化物全固態(tài)電池導(dǎo)電率極高，這決定了應(yīng)用該類電池的設(shè)備可獲得較快的充電速度。以新能源汽車為例，據(jù)預(yù)估，應(yīng)用了硫化物全固態(tài)電池的新能源汽車有望在6到10分鐘內(nèi)完成充電，實(shí)現(xiàn)“超級快充”。此外，硫化物全固態(tài)電池搭配硫化鋰正極能量密度可達(dá)600Wh／kg，這意味著長續(xù)航里程；工作溫區(qū)寬，高溫穩(wěn)定不分解、低溫至零下40攝氏度的情況下仍可進(jìn)行充電。

“硫化物全固態(tài)電池憑借高能量密度、快速充放電、低溫性能好以及高安全性、長壽命等優(yōu)點(diǎn)，有望解決傳統(tǒng)電池易燃易爆、低溫掉電、壽命有限、里程短、充電慢等一系列的問題，在新能源汽車等領(lǐng)域備受關(guān)注，被認(rèn)為是車載電池的最佳選擇?！蔽浣w說。

在該領(lǐng)域，日本自2003年便開始了相關(guān)研究，目前處于小試到中試階段，計劃于2027至2028年前后實(shí)現(xiàn)動力電池量產(chǎn)。日產(chǎn)、韓國三星、德國大眾等頭部企業(yè)也紛紛宣布了固態(tài)電池（硫化物）新能源汽車同期量產(chǎn)計劃。

從國內(nèi)來看，寧德時代、中汽創(chuàng)智、蜂巢能源、國聯(lián)動力等公司也已經(jīng)陸續(xù)開展了硫化物全固態(tài)電池的研究，目前均處于實(shí)驗(yàn)研發(fā)階段。寧德時代儲能事業(yè)部CTO許金梅曾公開表示：“目前沒有任何一種固態(tài)電解質(zhì)是十全十美的，（但）硫化物路線或率先突破?！?024年早些時候，寧德時代首席科學(xué)家吳凱寧也透露，寧德時代2027年小批量生產(chǎn)全固態(tài)電池機(jī)會很大，硫化物路線進(jìn)展較快。

2024年，不少地區(qū)在相關(guān)領(lǐng)域也陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了突破，讓更多人看到了硫化物全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的曙光。例如，7月，歐陽明高院士工作站研發(fā)的納米級“硫化物電解質(zhì)”宣布即將進(jìn)入量產(chǎn)階段，正在規(guī)劃一條年產(chǎn)百噸級的中試線；2026年前，歐陽明高院士工作站還會建設(shè)一個千噸級的量產(chǎn)線。9月，青島能源所武建飛帶領(lǐng)的先進(jìn)儲能材料與技術(shù)研究組，研發(fā)出用于全固態(tài)鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料，能量密度達(dá)600Wh／kg，相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Small》。10月，由上海屹鋰新能源科技有限公司投資建設(shè)，江西于都一條500MWH全固態(tài)電池量產(chǎn)線投產(chǎn)……

青島技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平

在硫化物全固態(tài)電池領(lǐng)域，青島已經(jīng)處于“先發(fā)陣營”。武建飛早在2016年就開始帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深耕硫化物全固態(tài)電池領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)問題和電池規(guī)?；苽浼夹g(shù)，近年來在硫化物全固態(tài)電池關(guān)鍵材料和核心技術(shù)方面取得一系列突破。

該團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新了多項(xiàng)關(guān)鍵材料，包括高穩(wěn)定性、高容量正極材料，納米級高離子電導(dǎo)率、高空氣穩(wěn)定性的硫化物電解質(zhì)，抑制電極龜裂及長壽命的負(fù)極材料等；研制出2Ah多層疊片全固態(tài)軟包電池，循環(huán)性能優(yōu)異，單體電池循環(huán)4000次后容量可保持80％以上；開發(fā)出能量密度600Wh／kg全固態(tài)鋰硫電池，常溫下循環(huán)6200次后其容量仍可保持84．4％，為長續(xù)航電動汽車提供技術(shù)儲備。經(jīng)中國化工學(xué)會鑒定，青島能源所全固態(tài)電池項(xiàng)目整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。

為了推動前沿成果落地，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)同步完善了多項(xiàng)硫化物軟包電池生產(chǎn)的核心工藝技術(shù)。團(tuán)隊(duì)成員、青島能源所科研助理王九天告訴記者，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了超薄硫化物電解質(zhì)膜制備技術(shù)，高穩(wěn)定性電極／電解質(zhì)界面構(gòu)筑技術(shù)，勻漿、涂布、電極成型、大型電極疊片等軟包電池制備技術(shù)等，為硫化物全固態(tài)電池的制備奠定了工藝基礎(chǔ)。

為了推進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，青島能源所授權(quán)許可相關(guān)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行自主創(chuàng)業(yè)，青島中科源本新能源有限公司由此而來，武建飛因此既是項(xiàng)目技術(shù)牽頭人也是產(chǎn)業(yè)化牽頭人。目前，企業(yè)已經(jīng)建成公斤級硫化物固體電解質(zhì)生產(chǎn)及硫化物全固態(tài)軟包電池連續(xù)生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室小試線，完成了天使輪融資，并牽頭建設(shè)了剛剛投產(chǎn)的全固態(tài)硫化物電池中試產(chǎn)線。

據(jù)悉，該項(xiàng)目旨在解決硫化物全固態(tài)動力電池產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)難題，打通全固態(tài)電池由技術(shù)到產(chǎn)品的通道，加快產(chǎn)業(yè)推進(jìn)速度。按照規(guī)劃，該產(chǎn)線預(yù)計到2026年底，可下線100Ah電芯，生產(chǎn)線規(guī)模擴(kuò)大至2GWh。彼時，該項(xiàng)目將建成穩(wěn)定的上下游合作關(guān)系，推動固態(tài)電池材料技術(shù)初步成熟，全固態(tài)電池上車驗(yàn)證。

這期間，青島市將給予更大力度、更貼心的支持與服務(wù)。例如，經(jīng)前期深入溝通、對接、考察，市科技局將在2025年青島市關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)中對該項(xiàng)目給予立項(xiàng)支持300萬元；近期，市科技局還將該項(xiàng)目推薦至省科技廳，申報股權(quán)聯(lián)動支持地方重大項(xiàng)目，待通過后續(xù)評估考察后，項(xiàng)目有望獲得省市聯(lián)動合計5000萬的融資支持。再如，青能所成果轉(zhuǎn)化專班先后組織一汽解放、北汽制造、奇瑞等車企以及魏橋研究院、魏橋國科科創(chuàng)基金等到中科源本對接，就技術(shù)指標(biāo)確立、應(yīng)用場景搭建、投融資合作推進(jìn)等事項(xiàng)交流探討。

整體來看，該中試產(chǎn)線將實(shí)現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池領(lǐng)域從材料制備到電池組裝的全鏈條高效率生產(chǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化電池性能，解決硫化物全固態(tài)電池規(guī)模化生產(chǎn)的技術(shù)、工程問題，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)打下堅實(shí)基礎(chǔ)，為電池產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供有力支撐。

根據(jù)測算，2025年我國固態(tài)電池市場空間有望達(dá)30億元，2030年有望達(dá)到200億元，5年約170億的市場增長空間。面向這片藍(lán)海，以此類項(xiàng)目為牽引，青島將推動硫化物全固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走到生產(chǎn)線再走上產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，全面帶動電池正／負(fù)極材料制造、山東省新能源汽車等上下游行業(yè)發(fā)展，搶占新能源電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)。（青島日報／觀海新聞記者 耿婷婷）