扬子江汽车集团公司-固态电池研发技术路线深度比较与未来展望.pdf

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1、雷洪钧（博士、高工、教授）（扬子江汽车集团高级工程师）（武汉理工大学汽车工程学院产业教授）【内容摘要】随着电动汽车市场的迅速崛起，固态电池作为下一代电池技术的代表，备受业界关注。本文将对当前固态电池的主要研发技术路 线进行深度比较，分析各路线的优缺点，并结合市场趋势和专家预测，对未来固态电池的发展进行展望。【关键词】固态电池；研发技术；路线比较；未来展望图1 固态电解质替代液态电解质特点与优势：固态电池具有高离子传导性、热稳定性、化学稳定性，且无泄漏、无挥发等优势。理论上，固态电池能量密度 可提高50%以上，充电时间缩短至几分钟。一、固态电池研发背一、固态电池研发背景与意义景与意义1.1 固态

2、电池技术固态电池技术的定义与特点的定义与特点固态电池技术定义：固态电池技术采用固态电解质替代液态电解质，构建更安全、高效的电池系统。固态电池液态电池半固态电池优点-高安全/热稳定性-电解质/电极界面稳定-高能量密度-无需依赖SEI膜稳定性-工业化自动化程度高-电解质电导率高-制造成本相对较低-安全性提升-能量密度较高-制造工艺与液态电池兼容性好缺点-制造成本高昂-固-固界面导电性差 一制造工艺复杂-安全/热稳定性差-界面应力大，稳定性差-依赖SEI膜稳定性-离子电导率低-仍含液态电解质，非完全固态-电导率可能低于全固态-长期稳定性待验证表1 固态、半固态及液态电池对比应用领域：图2 电动汽车东

3、风e70搭载的固态电池研发进展：科学家探索新型固态电解质材料，优化电池结构与设计。纳米技术制备的电极材料提高充放电性能。挑战与前景：固态电池研发面临稳定性、内阻降低、规模化生产等挑战。但随着科技进步，这些挑战有望被克服。固态电池 在电动汽车、能源存储等领域前景广阔。固态电池在电动汽车、电网储能、可再生能源等领域具有重要地位。特斯拉等公司正投入研发，预计商业化应用将实现。液态电池离 子 电 导 率：107 10-6 S/cm固态电池离子 导 电率：10-5 10-S/cm性能对比能量密度：250-350Wh/kg耐高压：3.7 V能量密度：400-900Wh/kg耐高压：7.4 V易燃性：-20

4、55易燃性：-50180循环寿命：1200-6000循环寿命：3000-45000优 点（1）应用范围广，可适用于小型及动力类（2）技术相对成熟，产业化和商业化迅速（1）能量密度高且体积小，两极间距离可缩短至十几微米 (2）安全性更高，解决了热管理问题，有 效防止燃烧事故。(3）易封装，易回收，封装和提取有效成分的工艺更简单。（1）能量密度达到上限，低温环境下电池性能无 法发挥 ,应用范围有限（1）当前制备成本高且生产效率低，仍处于研发试制阶段，商业化周期长缺 点（2）安全性低，负极表面容易形成枝晶，刺穿隔 膜，造成正负极短路，导致电池起火（2）制备工艺复杂，技术难度大，在界面相容性和单体电池

5、 容量方面有待提升1.2 固态电池在能源领域固态电池在能源领域的重要性的重要性固态电池在能源领域的重要性固态电池以其高能量密度、长寿命和安全性，成为能源转型的关键。IEA预测，2030年固态电池在电动汽车 市场的份额将超过液态电池，提供更长续航和快速充电。此外，固态电池在电网储能系统中平衡负荷，提高能效。表2 固态电池性能指标图3 特斯拉探索固态电池技术用于电动汽车固态电池在能源存储与转换的潜力随着可再生能源增长，固态电池提供高效、安全的存储和转换方案。在电网储能和可再生能源发电站中，固态 电池平衡负荷、存储电能，实现高效能源利用。特斯拉与固态电池特斯拉积极探索固态电池技术，计划应用于电动汽车

6、。马斯克认为固态电池将提升电动汽车性能，得到业界认 同。固态电池突破将推动电动汽车普及和能源结构转型。1.3 当前固态电池研发的国际趋势当前固态电池研发的国际趋势1）当前固态电池研发的国际趋势固态电池研发国际趋势多元化，竞争激烈。全球迫切需求清洁能源和高效储能技术，固态电池作为下一代代表，受科研机构和企业关注。IEA报告预测，固态电池市场将快速增长，份额有望大幅提升。图4 锂电池技术发展路径2）国际研发动态各国加大固态电池研发力度。日本政企共同推动，汽车制造商如日产、丰田公布进展并计划量产。韩国、美国和欧洲等国家和地区也取得显著进展，形成全球竞争态势。3）技术路线与结构设计固态电池研发涉及聚合