聚圣科技韋偉峰：原位固態(tài)一體化技術(shù)解鎖固態(tài)電池量產(chǎn)路徑
得益于在高安全、高比能、寬溫域等方面的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池被公認(rèn)為是下一代電池技術(shù)的更優(yōu)解。
從產(chǎn)業(yè)化發(fā)展來(lái)看，目前，固態(tài)電池在規(guī)模化生產(chǎn)上面臨諸多挑戰(zhàn)，主機(jī)廠、電池、材料、設(shè)備企業(yè)，都在研發(fā)和攻關(guān)固態(tài)電池的量產(chǎn)難題，旨在推動(dòng)固態(tài)電池早日實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
日前，在電動(dòng)航空及下一代電池技術(shù)(CIBF2025深圳)交流會(huì)上，聚圣科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席科學(xué)家韋偉峰作題為《原位固態(tài)一體化：高性能固態(tài)電池的規(guī)模化路徑》的主題演講，并向與會(huì)代表分享了聚圣科技在固態(tài)電池領(lǐng)域的布局，以及最新研發(fā)成果。
01
什么是原位固態(tài)一體化技術(shù)?
韋偉峰指出，當(dāng)前電能存儲(chǔ)系統(tǒng)面臨兩大核心瓶頸：能量密度天花板與復(fù)雜服役環(huán)境適應(yīng)性。
傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池能量密度已逼近其理論極限，未來(lái)難以滿足電動(dòng)航空等新興市場(chǎng)，對(duì)更高能量密度電池的要求。
同時(shí)，電池安全性與能量密度之間，存在固有的矛盾，隨著電池能量密度越來(lái)越高，保持甚至進(jìn)一步提高安全性，更是難上加難。
韋偉峰表示，固態(tài)電池不是一個(gè)新概念，如果能解決其設(shè)計(jì)和規(guī)模化量產(chǎn)等難題，未來(lái)，液態(tài)鋰離子電池所有的應(yīng)用場(chǎng)景中，都會(huì)有固態(tài)電池的身影。
“固/固界面不穩(wěn)定、空間電荷層、鋰枝晶生長(zhǎng)及體積變化等問(wèn)題，目前嚴(yán)重限制了高電壓固態(tài)電池循環(huán)、動(dòng)力學(xué)性能。”韋偉峰表示，這些問(wèn)題也阻礙了固態(tài)電池規(guī)模化量產(chǎn)的腳步。
據(jù)介紹，聚圣科技的原位固態(tài)一體化技術(shù)，通過(guò)對(duì)聚合物體系的創(chuàng)新與改良，實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化多個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)的突破。
韋偉峰介紹道，聚圣科技通過(guò)自研原位固態(tài)化電解質(zhì)、高倍率富鋰錳基正極材料、高容量預(yù)鋰化硅負(fù)極材料這三大材料技術(shù)，結(jié)合其獨(dú)特的界面設(shè)計(jì)等多層級(jí)創(chuàng)新，已發(fā)布400Wh/kg原位固態(tài)一體化電池——聚圣？固能1號(hào)，并推出支持固態(tài)電池規(guī)模化量產(chǎn)的原位固態(tài)一體化技術(shù)。
02
為什么原位固態(tài)一體化技術(shù)
是高性能固態(tài)電池規(guī)模化量產(chǎn)的一條路徑?
從技術(shù)原理來(lái)看，原位固態(tài)一體化技術(shù)采用了“液態(tài)前驅(qū)體+原位固化”的生產(chǎn)機(jī)制。這種設(shè)計(jì)既保留了電解質(zhì)的界面浸潤(rùn)特性，又通過(guò)后續(xù)固化工藝，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電池的制造，巧妙地規(guī)避了固/固界面高阻抗這一產(chǎn)業(yè)化“攔路虎”。
據(jù)韋偉峰介紹，相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)4-5mS/cm的離子電導(dǎo)率，達(dá)到電解液60%-70%的水平。
值得一提的是，基于該技術(shù)研發(fā)的400Wh/kg固能1號(hào)固態(tài)電池(富鋰錳基正極+硅碳負(fù)極)，在4.65V電壓條件下仍保持較低的產(chǎn)氣特性，這使其熱失控起始溫度，較傳統(tǒng)液態(tài)體系提升80℃以上，從而兼顧電池高能量密度與高安全性。
在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面，不同于追求“一步到位”的全固態(tài)技術(shù)路線，原位固態(tài)一體化技術(shù)采用漸進(jìn)式發(fā)展策略。
據(jù)介紹，聚圣科技從300Wh/kg級(jí)半固態(tài)電池切入市場(chǎng)，逐步向400Wh/kg級(jí)半固態(tài)電池升級(jí)，并已開(kāi)始布局研發(fā)500Wh/kg全固態(tài)電池。
在電池中國(guó)看來(lái)，這種技術(shù)演進(jìn)路徑，不但可以把控固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)，而且現(xiàn)階段與液態(tài)鋰電池產(chǎn)線大部分設(shè)備高度兼容，只需增加聚圣科技特有工藝對(duì)應(yīng)的設(shè)備，從而減少了改造產(chǎn)線的成本，可以縮短固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的時(shí)間。
與此同時(shí)，其應(yīng)用富鋰錳基正極材料，使材料成本較傳統(tǒng)高鎳三元體系降低約30%，這種成本優(yōu)勢(shì)在商業(yè)化初期尤為重要。
整體看，作為突破現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池能量密度與安全性能瓶頸的重要突破口，各類固態(tài)電池技術(shù)展現(xiàn)出差異化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
其中，聚圣科技提出的原位固態(tài)一體化技術(shù)，以其獨(dú)特的工程化思維和漸進(jìn)式創(chuàng)新路徑，正在形成一條具有商業(yè)化可行性的技術(shù)路線。
展望未來(lái)，韋偉峰表示，“我們希望固態(tài)電池能夠成為‘六邊形戰(zhàn)士’，具有高比能、高安全、高倍率、長(zhǎng)壽命、寬溫域、低成本特性。我們將繼續(xù)努力，助力盡快實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化。”
相關(guān)閱讀：
驗(yàn)證碼：
