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陳澄
2025-09-18 07:48
從合肥南站驅(qū)車20分鐘，就抵達(dá)了國(guó)軒高科總部所在地，總部大樓外方內(nèi)圓，從空中俯瞰，方正的建筑內(nèi)部嵌有圓形結(jié)構(gòu)，造型獨(dú)特。
這家市值超過(guò)800億元的上市公司，今年上半年?duì)I收凈利潤(rùn)雙增長(zhǎng)，動(dòng)力電池市占率全國(guó)第四，儲(chǔ)能電池市占率排在全球第七。2024年，國(guó)軒高科儲(chǔ)能基站&UPS全球市占率第一。
近段時(shí)間，固態(tài)電池一直熱度高居不下，新能源行業(yè)的下一張“船票”，對(duì)每家企業(yè)來(lái)說(shuō)都是必須爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略方向。
國(guó)軒高科也不例外，公司全固態(tài)電池“金石”電池量產(chǎn)中試線0.2GWh已經(jīng)貫通，G垣準(zhǔn)固態(tài)電池已經(jīng)到了量產(chǎn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，預(yù)計(jì)明年開(kāi)始放量，公司已規(guī)劃建設(shè)12GWh準(zhǔn)固態(tài)電池產(chǎn)線。
而推動(dòng)準(zhǔn)固態(tài)電池商業(yè)化，離不開(kāi)公司的首席科學(xué)家朱星寶。朱星寶從事固態(tài)電池研究近20年，對(duì)固態(tài)電解質(zhì)、固固界面、電化學(xué)催化劑、三相反應(yīng)界面等有十余年的研究積累，早期在高校從事科研工作，后來(lái)加入國(guó)軒高科，帶領(lǐng)一幫技術(shù)人員攻克量產(chǎn)難題。
8月中旬，21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者在合肥見(jiàn)到了國(guó)軒高科首席科學(xué)家朱星寶，他衣著印有國(guó)軒高科logo的黑色Polo衫。在長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多小時(shí)的訪談中，朱星寶侃侃而談，為固態(tài)電池領(lǐng)域的混沌格局帶來(lái)清晰洞見(jiàn)。
面對(duì)“準(zhǔn)固態(tài)電池”定義之爭(zhēng)，他提出以“固液混合電池”重構(gòu)分類體系，強(qiáng)調(diào)離子傳導(dǎo)主體為固態(tài)電解質(zhì)的核心判定標(biāo)準(zhǔn)。
他預(yù)計(jì)，G垣準(zhǔn)固態(tài)電池明年可實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)應(yīng)用并規(guī)模量產(chǎn)，多家同行企業(yè)也已將放量時(shí)間確定在2026至2027年。而全固態(tài)電池的全面落地可能需等到2030年之后。
全球競(jìng)爭(zhēng)維度下，中國(guó)在固液混合電池領(lǐng)域已建立領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，但朱星寶亦直言全固態(tài)電池與日韓企業(yè)仍有差距，需通過(guò)技術(shù)沉淀實(shí)現(xiàn)追趕。
朱星寶。資料圖
從材料到結(jié)構(gòu)的全鏈條創(chuàng)新
《21世紀(jì)》：目前你在國(guó)軒高科參與準(zhǔn)固態(tài)電池技術(shù)路線的研究工作。相較于目前主流的液態(tài)鋰離子電池，全/準(zhǔn)固態(tài)電池的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪些方面？
朱星寶：鋰電池的發(fā)展分為兩條主線。一條是高比能路線，即能量密度持續(xù)提升；另一條則是高性價(jià)比路線，即成本不斷降低。
高性價(jià)比方面，磷酸鐵鋰憑借其較高的性價(jià)比，在當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了80%的市場(chǎng)份額。在儲(chǔ)能領(lǐng)域，由于三元材料的成本過(guò)高，磷酸鐵鋰則成為主流，這也是其市場(chǎng)份額增長(zhǎng)的重要原因。基于磷酸鐵鋰添加錳元素形成的磷酸錳鐵鋰，是未來(lái)高性價(jià)比的重要選擇。此外，鈉電、無(wú)鈷電池，這些都是可以探索的高性價(jià)比發(fā)展路線。
高比能方面，目前市面上動(dòng)力電池的能量密度最高在240Wh/kg左右；280Wh/kg到300多Wh/kg的電池鋰電頭部企業(yè)還在研發(fā)過(guò)程中，或正要推向市場(chǎng)。未來(lái)將會(huì)看到400Wh/kg乃至500Wh/kg以上的電池。
電池的能量密度是由材料體系決定，與“固態(tài)”與否并非直接相關(guān)。但固態(tài)電池之所以被廣泛認(rèn)為代表高端且高能量密度，是因?yàn)楣虘B(tài)電池技術(shù)在安全性上更有保障，可以選擇更高能量密度的材料。
我以國(guó)軒高科近期發(fā)布的“G垣準(zhǔn)固態(tài)電池”為例，其與液態(tài)電池的主要區(qū)別體現(xiàn)在材料與結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)創(chuàng)新：
首先，盡管電池注液的過(guò)程加入電解液，但最終目標(biāo)是將其固化。通過(guò)注入單體并以特定溫度進(jìn)行固化，從而提高電池的安全性和熱穩(wěn)定性。
其次，液態(tài)電池的隔膜主要功能為物理隔離，不能傳導(dǎo)鋰離子，鋰離子的傳導(dǎo)則需要電解液實(shí)現(xiàn)。國(guó)軒高科G垣準(zhǔn)固態(tài)電池使用閉孔隔膜結(jié)構(gòu)，阻斷正極析出的氧氣與負(fù)極產(chǎn)生的還原氣體接觸，從根本上抑制熱失控的發(fā)生。這也是G垣準(zhǔn)固態(tài)電池能夠承受3毫米針刺貫穿的重要原因。
再者，高比能電池普遍采用硅作為電極材料，但硅容易膨脹和破裂，其表面的SEI膜也會(huì)隨之破裂。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)軒開(kāi)發(fā)原位再生技術(shù)，即當(dāng)硅電極恢復(fù)時(shí)，SEI膜能在原位補(bǔ)全，維持界面完整。
綜上，G垣準(zhǔn)固態(tài)電池并不只是簡(jiǎn)單地減少電解液用量，而是一套覆蓋材料、界面、電解質(zhì)和電池設(shè)計(jì)的系統(tǒng)技術(shù)工程。
《21世紀(jì)》：國(guó)軒高科為何定下準(zhǔn)固態(tài)到固態(tài)電池領(lǐng)域的發(fā)展路線？如何確定走準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)這兩條技術(shù)路線并行的？
朱星寶：早在2017年，國(guó)軒就開(kāi)始布局半固態(tài)電池項(xiàng)目，那時(shí)半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)電池的概念并不普及。鑒于當(dāng)前超過(guò)90%的車企仍以方形電池為主要選擇，公司戰(zhàn)略開(kāi)發(fā)方形半固態(tài)電池。
今年5月17日正式推出的新一代方形準(zhǔn)固態(tài)電池，實(shí)現(xiàn)了從材料體系到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)升級(jí)，這是在半固態(tài)電池技術(shù)上的戰(zhàn)略路線。
另一方面，國(guó)軒推進(jìn)全固態(tài)電池研發(fā)，既是出于對(duì)行業(yè)趨勢(shì)的研判，也源于對(duì)更高安全性能的追求。公司堅(jiān)定投入、自主推進(jìn)全固態(tài)技術(shù)攻關(guān)，并于今年5月17日實(shí)現(xiàn)裝車測(cè)試，標(biāo)志著國(guó)軒在全固態(tài)電池領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性突破。
以“固液混合”厘清行業(yè)混沌
《21世紀(jì)》：目前，行業(yè)對(duì)于“準(zhǔn)固態(tài)電池”尚未形成統(tǒng)一的定義。能否明確“準(zhǔn)固態(tài)電池”的定義？與傳統(tǒng)的液態(tài)電池相比，你認(rèn)為準(zhǔn)固態(tài)電池主要有哪些區(qū)別？
朱星寶：目前市場(chǎng)上關(guān)于全固態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)等電池類型的名稱較多，定義尚不統(tǒng)一。我認(rèn)為可將其歸為兩大類。
全固態(tài)電池，從科學(xué)定義上講，是指完全不含有電解液的電池。其核心在于用固態(tài)電解質(zhì)完全替代液態(tài)電解質(zhì)，實(shí)現(xiàn)鋰離子的傳導(dǎo)。當(dāng)前中汽研正在牽頭制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提議通過(guò)對(duì)電芯進(jìn)行真空、特定溫度、時(shí)間等特定條件下的烘烤，使其最終濕重控制在1%以內(nèi)，以此作為全固態(tài)電池的判定標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、凝聚態(tài)等概念，行業(yè)尚未形成清晰統(tǒng)一的定義。許多人認(rèn)為固態(tài)電池與半固態(tài)電池的衡量標(biāo)準(zhǔn)是電解液的含量，我認(rèn)為這樣并不準(zhǔn)確。我建議將半/準(zhǔn)固態(tài)電池統(tǒng)稱為“固液混合電池”。
我認(rèn)為當(dāng)涉及“固態(tài)”的概念，就應(yīng)符合固態(tài)的定義：固態(tài)指的是將原本液態(tài)的離子傳導(dǎo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。因此，該類電池中傳導(dǎo)鋰離子的主體應(yīng)是固態(tài)電解質(zhì)，而非液態(tài)電解液。
其次，固液混合電池中存在添加少量電解液的情況，但其作用不應(yīng)是離子傳導(dǎo)，而是用于維持電極與電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性，緩解充放電過(guò)程中的體積變化和接觸損失，從而降低因液態(tài)電解質(zhì)易燃帶來(lái)的熱失控風(fēng)險(xiǎn)，提升電池安全性，這也是我們重要的出發(fā)點(diǎn)。
《21世紀(jì)》：你認(rèn)為我國(guó)在半固態(tài)電池和全固態(tài)電池的發(fā)展現(xiàn)狀如何？近年來(lái)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是否超出了你的預(yù)期？
朱星寶：在混合固液電池領(lǐng)域，中國(guó)已處于全球領(lǐng)先地位。基于在液態(tài)鋰電池方面積累的深厚技術(shù)與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，為半固態(tài)技術(shù)演進(jìn)提供了支撐。
混合固液電池作為先鋒不斷沖鋒陷陣，是可落地應(yīng)用的前沿技術(shù)，正在不斷推動(dòng)能量密度與安全性能提升，支持更長(zhǎng)續(xù)航與更高智能化的新能源汽車發(fā)展。
新能源汽車的競(jìng)爭(zhēng)力將在全面智能化階段爆發(fā)，屆時(shí)電池電量與能量密度需求只會(huì)更強(qiáng)，而混合固液電池正承擔(dān)起這一“先鋒”角色。
全固態(tài)電池更偏向中長(zhǎng)期的戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù)，目前仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如界面應(yīng)力應(yīng)變、壓力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制備工藝和成本等問(wèn)題，尚需時(shí)間沉淀發(fā)展。
我贊同歐陽(yáng)明高院士的觀點(diǎn)，他將全固態(tài)電池視為“僚機(jī)”——若未來(lái)五年實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，它將助力我們站在全球電池產(chǎn)業(yè)巔峰；即使仍需更多時(shí)間，它也為現(xiàn)有電池體系提供戰(zhàn)略保障與技術(shù)后盾。因此，在持續(xù)推動(dòng)半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，我們也有必要在全固態(tài)技術(shù)方面做好戰(zhàn)略布局與技術(shù)儲(chǔ)備。
準(zhǔn)固態(tài)明年放量，全固態(tài)仍需等待
《21世紀(jì)》：關(guān)于固液混合/全固態(tài)電池的大規(guī)模量產(chǎn)裝機(jī)的時(shí)間點(diǎn)，你怎么看？
朱星寶：從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程來(lái)看，我認(rèn)為固液混合電池已進(jìn)入量產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵階段。以國(guó)軒為例，預(yù)計(jì)明年可實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)應(yīng)用并規(guī)模量產(chǎn)。據(jù)我了解，多家同行企業(yè)也已將固液混合電池的放量時(shí)間確定在2026至2027年。固液混合電池投入市場(chǎng)進(jìn)行量產(chǎn)，近幾年內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)，不會(huì)太遠(yuǎn)。但個(gè)人認(rèn)為，全固態(tài)電池的全面落地可能需等到2030年之后。
《21世紀(jì)》：液態(tài)電池到固液混合，再到固態(tài)電池，中間是否應(yīng)該有一個(gè)過(guò)渡期？
朱星寶：首先，固態(tài)電池目前存在六條主要技術(shù)路線。例如，薄膜固態(tài)電池技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，目前在醫(yī)療領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，適用于心臟起搏器等設(shè)備。
另外，法國(guó)Bolloré公司早期研發(fā)的基于PEO體系的聚合物電池也已實(shí)際裝車。但這類電池通常需在60至80攝氏度的溫度條件下運(yùn)行，才能達(dá)到理想的電導(dǎo)率并滿足車輛動(dòng)力需求，這一特性上限制了其規(guī)模化生產(chǎn)和商業(yè)推廣。
再看氧化物電池，我認(rèn)為單純使用氧化物仍存在一定問(wèn)題。一方面，這類材料密度較高，會(huì)增加電池整體重量，從而降低能量密度；另一方面，陶瓷材料在燒結(jié)后脆性顯著，電池在組裝過(guò)程中容易出現(xiàn)碎裂，這也是其產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中所面臨的主要障礙。因此，我認(rèn)為僅憑氧化物陶瓷片實(shí)現(xiàn)商業(yè)化是不可行的。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，硫化物和硼氫化合物路線雖然電導(dǎo)率較高，但穩(wěn)定性較差。
首先，半固態(tài)電池不可能采用硫化物路線。目前來(lái)看，硫化物與溶劑的相容性極差，一旦接觸容易發(fā)生變質(zhì)，電導(dǎo)率也會(huì)急劇下降，因此硫化物路線難以發(fā)展出半固態(tài)電池。目前所說(shuō)的“半固態(tài)”，更多是指固液混合體系，其中包含氧化物陶瓷和聚合物的復(fù)合路線，該類路線是目前半固態(tài)電池的主流。
我認(rèn)為它們屬于不同的發(fā)展路徑，即便在半固態(tài)階段積累了相關(guān)技術(shù)，也難以直接過(guò)渡到全固態(tài)硫化物電池。
另一方面，復(fù)合技術(shù)路線確實(shí)存在從半固態(tài)演進(jìn)至全固態(tài)的可能性。但該類全固態(tài)電池也有其明顯短板，即電導(dǎo)率較低。若無(wú)合適的界面修飾層的材料，其倍率性能可能較差，甚至低于0.1C。不過(guò)優(yōu)點(diǎn)在于，它不像硫化物電池那樣需要持續(xù)施加較大壓力。因此，若是從復(fù)合路線出發(fā)，從半固態(tài)走向全固態(tài)具備一定的技術(shù)連續(xù)性。
半固態(tài)不應(yīng)該作為全固態(tài)的過(guò)渡形態(tài)。半固態(tài)電池甚至不應(yīng)被稱為電池，而應(yīng)稱為半固態(tài)電池技術(shù)，它涵蓋了多項(xiàng)技術(shù)。如原先的8系和7系等高鎳三元材料和磷酸鐵鋰材料都可以應(yīng)用到半固態(tài)電池，只是說(shuō)采用半固態(tài)電池技術(shù)后，電池更加安全。
隨著全固態(tài)電池的到來(lái)，半固態(tài)電池也不會(huì)被取代。但半固態(tài)電池部分取代液態(tài)電池是有可能的，并非完全替換原有液態(tài)電池，而是通過(guò)提升電池的安全性能，賦能半固態(tài)電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)升級(jí)和改造。它仍保留部分液態(tài)電解質(zhì)的特性，處于固液共存的過(guò)渡區(qū)間。
而全固態(tài)電池則完全不同，其材料機(jī)理、工藝和界面都與現(xiàn)有體系存在本質(zhì)差異，應(yīng)被視作全新的電池技術(shù)。
至于全固態(tài)電池未來(lái)是否會(huì)全面替代液態(tài)與半固態(tài)電池，我認(rèn)為可能性不大，畢竟不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)電池性能要求各異。當(dāng)然，如果未來(lái)全固態(tài)電池在倍率、成本、循環(huán)壽命及安全性等方面均取得突破，并達(dá)到當(dāng)前液態(tài)電池水平，其應(yīng)用范圍自然會(huì)擴(kuò)大。
中國(guó)領(lǐng)跑固液混合電池路線
《21世紀(jì)》：全球準(zhǔn)固態(tài)電池和固態(tài)電池方面的競(jìng)爭(zhēng)格局是怎樣的？我國(guó)在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)略地位體現(xiàn)在哪些方面？
朱星寶：首先，在全球鋰電池產(chǎn)業(yè)格局中，日本和韓國(guó)作為發(fā)源地，最早實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化與規(guī)模化生產(chǎn)。而在固液混合電池方面，中國(guó)已處于全球領(lǐng)先地位，現(xiàn)有的生產(chǎn)線與制造技術(shù)充分借鑒并承接了液態(tài)電池的基礎(chǔ)。因此，在這一技術(shù)路徑上，我們有能力維持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
這一信心源于我國(guó)在鋰電池領(lǐng)域接近全球三分之一的研發(fā)人才儲(chǔ)備，以及過(guò)去二十年間，在生產(chǎn)流程、儀器設(shè)備與工藝參數(shù)上持續(xù)迭代所積累的深厚經(jīng)驗(yàn)。這些知識(shí)體系和技術(shù)壁壘，并非僅憑資金投入就能在短期內(nèi)突破。也許在理論層面可以較快跟進(jìn)，但技術(shù)的成熟與優(yōu)化仍需經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)與反復(fù)打磨。沒(méi)有實(shí)踐中的反復(fù)試錯(cuò)和參數(shù)積累，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)極致性能。因此，技術(shù)提升是一個(gè)需要時(shí)間和實(shí)踐沉淀的過(guò)程。
在全固態(tài)電池方面，日本和韓國(guó)目前主要聚焦于硫化物路線，國(guó)內(nèi)企業(yè)也已積極布局、加大投入。我們應(yīng)客觀認(rèn)識(shí)到，在該領(lǐng)域與日韓仍存在一定差距，但這一差距有望迅速縮小。
其他國(guó)家用十年研發(fā)取得的成果，我們有可能通過(guò)集中資源與高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)，在兩三年內(nèi)追趕甚至接近。但任何科技的創(chuàng)新沒(méi)有捷徑可言，我們必須經(jīng)歷過(guò)技術(shù)迭代中的困難、掌握關(guān)鍵工藝參數(shù)，才能真正做到極致。
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