廣汽埃安：能量密度達400Wh/kg，已完成30Ah大尺寸全固態電池研發
日前，在第九屆動力電池應用國際峰會(CBIS2024)的“先進電池技術及應用”主題論壇上，廣汽埃安新能源汽車股份有限公司電池研發部總監李進，作題爲《動力電池發展趨勢及全固態電池技術進展》的主題演講。
圖爲廣汽埃安新能源汽車股份有限公司電池研發部總監李進發表演講
李進指出，續航、安全、補能便利性、價格是當前新能源汽車用戶最爲關注的四個方面，快充和安全是未來電芯發展的主要方向，全固態電池是必然路線之一。他重點介紹了固態電池領域的研發進展情況，並公佈了廣汽原型固態電池的開發進展。
01
需求端牽引動力電池技術發展
李進表示，市場需要什麼樣的新能源汽車，新能源汽車反過來要求動力電池達到什麼樣的性能，這是一個需求牽引的過程。通過行業分析得出，當前，續航、安全、補能便利性、價格等是影響客戶購買新能源汽車的重要因素。
首先，最重要的是續航。從今年1-8月新能源汽車細分領域的增長來看，EV同比增長39%，REEV、PHEV增長率大幅提升。這表明，在當前高端純電汽車已將續航提升至800公里以上的情況下，消費者仍有一定程度的續航焦慮，未來REEV的純電續航成爲下一個競逐的焦點。
李進指出，當前，磷酸鐵鋰電池在純電方面的市佔率較高，但其能量密度不斷迭代升級已相對接近極限，目前磷酸鐵鋰電芯的體積能量密度可以達到420Wh/L，伴隨技術不斷創新升級，預測大概能達到440Wh-450Wh/L的水平。此外，高錳高電壓的技術路線，包括磷酸錳鐵鋰、尖晶石鎳錳酸鋰等高錳體系可以進一步提升電芯的能量密度，進而提升整車的續航能力，並降低電池成本，其或將在部分應用場景下實現對磷酸鐵鋰電芯的替代。
其次，快充方面，主要從電芯材料和電芯設計兩方面進行優化。一方面，通過優化材料大幅降低電池的內阻，例如正極方面優化包覆設計，減少大顆粒，負極方面通過選擇原料膠，優化骨料粒徑等，改善快充能力;另一方面，電芯設計端則通過全景和多層極片的結構設計，包括電芯整體規格尺寸的優化，降低內阻。此外，通過溫控策略和充放電制度的優化，亦可大幅縮短充電時間，提升充電速度。
第三，電池安全方面，主要包括本徵安全、被動安全和主動安全三方面。李進表示，無論是磷酸鐵鋰還是固態，亦或是在現有技術基礎上進行改良，電芯的本徵安全決定了電池系統的總體水平。被動安全決定了電池系統的安全下限，包括採用熱蔓延防護技術、熱失控散熱技術，以及相關的檢測技術等。而主動安全則決定了電池系統的上限，包括基於外部特徵的遠程診斷技術、多元傳感器的遠程診斷技術，以及全生命週期的標定和電芯的修復。
李進表示，總體來看，電芯安全技術，尤其是被動安全方面，經過近些年行業的快速發展，已趨於成熟。長期來看，電芯的本徵安全和主動安全方面仍需不斷提升，例如當前行業內改善本徵安全比較熱門的全固態電池，最重要的特徵是在提升能量密度的同時改善本徵安全性。
02
固態電池研發進展情況
李進表示，專利在一定程度上可以體現各企業在固態電池前期技術投入方面的情況，同時對技術的成熟度也有一定的參考意義。廣汽埃安通過對全固態電池的專利進行分析發現，全球範圍內，與全固態電池相關的專利，年度申請量一直保持高增長，尤其2016年之後呈現快速上升趨勢，全球固態電池領域的競爭日趨激烈。
日韓企業在全固態電池領域的專利佈局較早，且申請量比較大，與之相比，中國國內的申請量要少得多。當然，近兩年行業關注度較高，國內整體研發投入持續加大，未來這方面的專利預計將快速攀升。
李進表示，通過對全固態電池重要技術分支方向的研究發現，大部分全固態電池技術方向都出現於十年之前，而且經歷了長期發展。其中氧化物和硫化物電解質技術成熟度最高，複合電解質技術潛力巨大。
據李進介紹，目前硫化物固態電解質的離子電導率可以接近甚至超過液態電解液，業內有多家企業可提供公斤級的樣品，是短期內重要的開發方向。中長期看，每種固態電解質都有自己的短板，最終有望以複合的策略實現在動力電池領域的應用。全固態電池商業動態方面，預計2026-2027年前後將會有相關車型推出。
廣汽埃安固態電池的研發進展方面，據李進介紹，基於硫化物、聚合物的多元複合，兩條路線都在推進，但在2026-2027年這個節點，基於硫化物的多元複合技術路線，在綜合性能方面達到車規級要求的可能性更高。
圍繞硫化物的多元複合路線，基於9系高鎳三元材料成爲重要佈局方向，同時富鋰錳基材料一些關鍵問題還需改善。固態電解質溼法成膜技術方面，目前最大寬幅可以做到300毫米以上，電解質膜常溫離子導電率可做到1mS/cm以上，40℃可以達到4-5mS/cm，爲未來的應用奠定了基礎。
原型固態電池開發進展方面，據李進介紹，廣汽埃安已完成30Ah大尺寸全固態電池的試製，能量密度達400Wh/kg，可以通過針刺、裁切和200℃熱箱試驗。
李進同時也指出，全固態電池還有很多難點，最主要的三大領域分別爲：材料的開發與量產技術、電芯的設計與製造、系統集成與整車驗證技術。