當前，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強勁，固態(tài)電池與硅基負極技術(shù)作為其中的關(guān)鍵力量，正引領(lǐng)著(zhù)行業(yè)不斷向前發(fā)展。在日前舉行的第五屆中國固態(tài)電池科技大會(huì )暨第四屆中國硅基負極材料技術(shù)大會(huì )上，專(zhuān)家表示，固態(tài)電池以其高能量密度、卓越的安全性與長(cháng)循環(huán)壽命等優(yōu)勢，成為全球各大科研機構與企業(yè)競相布局的戰略高地。硅基負極材料則憑借超高理論比容量的優(yōu)勢，為提升電池性能開(kāi)辟了全新路徑。兩項技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，正在為電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)飛機、智能機器人乃至“低空經(jīng)濟”勾勒出無(wú)限可能。不過(guò)，其大規模商業(yè)化仍面臨技術(shù)成熟度、成本控制、工藝優(yōu)化等多重考驗。

固態(tài)電池體系繁雜多樣

目前，固態(tài)電池技術(shù)路線(xiàn)呈現多元化發(fā)展格局，四種電解質(zhì)技術(shù)路線(xiàn)憑借各自性能優(yōu)勢并行推進(jìn)。

回顧行業(yè)發(fā)展歷程，驥千里（蘇州）新能源有限公司總經(jīng)理馬健表示，從實(shí)驗室的理論探索到工程化的技術(shù)驗證，再到產(chǎn)業(yè)化的逐步推進(jìn)，每一次突破都凝聚著(zhù)無(wú)數科研人員和從業(yè)者的心血與智慧。目前，包括東風(fēng)汽車(chē)、廣汽埃安等在內的車(chē)企，已經(jīng)在固態(tài)電池技術(shù)布局上取得顯著(zhù)進(jìn)展，部分車(chē)企的裝車(chē)應用更是標志著(zhù)該項技術(shù)正快速走向市場(chǎng)。而在硅基負極材料領(lǐng)域，貝特瑞等企業(yè)不斷優(yōu)化技術(shù)路線(xiàn)、推動(dòng)產(chǎn)品迭代升級、驅動(dòng)產(chǎn)能逐步擴大，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)向著(zhù)更高水平邁進(jìn)。

從目前的技術(shù)路線(xiàn)看，固態(tài)電池體系繁雜多樣。溧陽(yáng)中科固能新能源科技有限公司董事長(cháng)吳凡表示，目前，固態(tài)電池的主要技術(shù)路線(xiàn)包括氧化物、聚合物、硫化物和鹵化物四種。其中，氧化物具有最強的穩定性，適合多種電池體系；聚合物作為機械性能優(yōu)良的介質(zhì)，能夠提供良好的延展性；硫化物的離子傳導能力強；鹵化物在高電壓穩定性方面表現優(yōu)異。

在固態(tài)電池發(fā)展過(guò)程中，硅基負極作為提升鋰離子電池能量密度的關(guān)鍵材料，能夠與固態(tài)電池的四種電解質(zhì)技術(shù)路線(xiàn)相匹配，實(shí)現性能協(xié)同提升。但由于各技術(shù)路線(xiàn)特點(diǎn)不同，目前產(chǎn)業(yè)界在同步推進(jìn)多條路線(xiàn)。

“雖然固態(tài)電池有多種技術(shù)路線(xiàn)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，但目前尚未有一種技術(shù)能夠完全滿(mǎn)足大規模產(chǎn)業(yè)化需求。不過(guò)，硫化物固態(tài)電解質(zhì)因其獨有的技術(shù)優(yōu)勢而備受業(yè)界關(guān)注，被視為最有望率先實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)路徑之一?！眹?lián)汽車(chē)動(dòng)力電池研究院高級研究主管劉丙學(xué)表示。

硅基負極應用“如虎添翼”

硅基負極材料憑借超高理論比容量等優(yōu)勢，正加速滲透消費電子、動(dòng)力電池、低空經(jīng)濟等領(lǐng)域，該材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入“多點(diǎn)開(kāi)花”階段。同時(shí)，沉積工藝穩定性等仍是規?；瘧玫缆飞嫌写鉀Q的問(wèn)題。

硅基負極材料因其高比容量、快充等優(yōu)勢被視作理想的下一代負極材料。孚能科技（688567.SH）材料研發(fā)高級經(jīng)理李紅生介紹，硅負極具有超高比容量、比石墨略高的脫嵌鋰電位，不易析鋰，安全性更高。硅基負極的容量是現有石墨負極的2至10倍，能量密度可提升至400Wh/kg以上。

正是基于這些顯著(zhù)的技術(shù)優(yōu)勢，硅基負極材料目前已在多個(gè)場(chǎng)景逐步開(kāi)啟規模級應用。中信證券研報認為，在消費電池方面，各大手機廠(chǎng)商在推出的自家電池技術(shù)中大范圍采用硅碳負極，目前搭載硅碳負極的機型已經(jīng)下降到一千元的價(jià)位；在動(dòng)力電池方面，寧德時(shí)代等頭部電池廠(chǎng)商發(fā)布高能量密度電池；此外，在電動(dòng)飛機、機器人等高性能需求場(chǎng)景中，硅碳負極電池技術(shù)亦具備廣闊應用前景。

李紅生進(jìn)一步表示，硅負極是提升電池能量密度的關(guān)鍵材料，有望在高端電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)飛機和機器人等領(lǐng)域得到規?；瘧?，助力我國“低空經(jīng)濟”發(fā)展。目前，國內硅碳技術(shù)發(fā)展較快，產(chǎn)品性能的同質(zhì)化比較嚴重，部分企業(yè)在多孔碳上進(jìn)行設計，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)低膨脹硅碳，但主要存在的問(wèn)題是沉積工藝和生產(chǎn)批次穩定性有待進(jìn)一步提高。

在產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐中，李紅生表示，孚能科技開(kāi)發(fā)的高能量密度動(dòng)力電芯，具有優(yōu)異的循環(huán)性能和安全性能，國外和國內眾多電動(dòng)飛機企業(yè)均已評測，部分已定點(diǎn)生產(chǎn)。

馬健對《經(jīng)濟參考報》記者表示，目前公司新型全固態(tài)電池技術(shù)已具備量產(chǎn)條件，正在洽談合建產(chǎn)線(xiàn)。該技術(shù)的應用場(chǎng)景基本覆蓋動(dòng)力電池和3C消費電子領(lǐng)域，其中第二代工藝流程將面向無(wú)人機、機器人、飛行汽車(chē)等前沿應用領(lǐng)域。

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盡管固態(tài)電池和硅基負極材料均在技術(shù)層面展現出巨大潛力，應用前景值得期待。但是，與會(huì )專(zhuān)家同時(shí)指出，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍面臨技術(shù)成熟度、成本控制、工藝優(yōu)化等多重考驗。

馬健表示，固態(tài)電池和硅基負極技術(shù)在邁向大規模商業(yè)化應用的道路上仍面臨諸多挑戰，包括固態(tài)電解質(zhì)離子電導率提升、界面穩定性?xún)?yōu)化、硅基材料體積膨脹控制以及成本降低等。

上海溥天同澤企業(yè)管理顧問(wèn)中心總經(jīng)理張新澤指出，成本問(wèn)題仍是制約固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素。當前，硫化物電解質(zhì)成本居高不下。按照硫化鋰單價(jià)400萬(wàn)元/噸進(jìn)行測算，硫化物電解質(zhì)的成本將達到140萬(wàn)元/噸。但長(cháng)期來(lái)看，固態(tài)電池材料成本將持續下降。

浙江星楷科技有限公司總經(jīng)理黃璟強調，全固態(tài)電池不僅是結構和材料的創(chuàng )新，還需要工藝和設備方面的協(xié)同發(fā)力，目前仍有較多科學(xué)與工程方面的問(wèn)題亟待解決。固體電解質(zhì)作為全固態(tài)電池的核心材料，其性能提升、微納化處理和低成本化等方面仍面臨諸多挑戰。此外，電極體系的合理構建、粘結劑和溶劑的篩選以及適配集流體的選擇，同樣面臨挑戰。

“全固態(tài)電池工程化工藝尚不成熟?！眲⒈麑W(xué)表示，滿(mǎn)足高比能全固態(tài)電池要求的電極工藝路線(xiàn)尚不明確，干法和濕法工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)。目前，全固態(tài)電池一體化成型工藝尚不成熟，滿(mǎn)足批量化生產(chǎn)的工程裝備還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

寧德時(shí)代（300750.SZ）技術(shù)顧問(wèn)趙鵬程指出，界面問(wèn)題是固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展中最突出的瓶頸。固態(tài)電池在實(shí)際應用中面臨多重技術(shù)難題，包括界面接觸不良導致的阻抗增大、溫度變化引起的界面穩定性問(wèn)題，以及電池在充放電過(guò)程中的體積變化對界面造成的機械應力等。這些問(wèn)題不僅影響電池的電化學(xué)性能，還直接關(guān)系到電池的安全性和使用壽命。

在解決方案方面，趙鵬程表示，寧德時(shí)代的技術(shù)創(chuàng )新重點(diǎn)是在解決界面問(wèn)題的同時(shí)控制成本，這直接關(guān)系到固態(tài)電池技術(shù)的商業(yè)化價(jià)值。公司通過(guò)綜合考慮材料特性、工藝優(yōu)化和設備集成等多個(gè)維度，力求在技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟可行性之間找到最佳平衡點(diǎn)。