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中國固態(tài)電池技術(shù)再登Nature 商業(yè)化邁出關(guān)鍵一步

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2025-10-09 23:19:05  白菜芯芯

清華大學(xué)張強教授團隊在頂級期刊《自然》上發(fā)表了一項重要研究,成功研發(fā)出一種新型“含氟聚醚電解質(zhì)”,解決了固態(tài)電池商業(yè)化道路上的兩大核心難題。這種技術(shù)使電池能量密度達到604Wh/kg,比當(dāng)前主流電動車電池高出50%以上,輕松實現(xiàn)千公里續(xù)航。更重要的是,電池在針刺和高溫測試中全程無燃爆,安全性顯著提升。

固態(tài)電池被稱為“下一代電池”,因為它用固態(tài)材料取代了傳統(tǒng)鋰電池中的液態(tài)電解液。液態(tài)電解液容易漏液、易燃,限制了電池的儲電量和安全性。但固態(tài)電池也有其痛點:固體和固體之間接觸不緊密,導(dǎo)致導(dǎo)電性差;高壓環(huán)境下材料容易相互損傷,壽命短。

張強團隊的設(shè)計相當(dāng)于在電池內(nèi)部加了一層“智能緩沖帶”。這種含氟聚醚電解質(zhì)能在正負極表面自動形成保護膜,讓電池內(nèi)部零件緊密貼合,無需額外加壓。實驗數(shù)據(jù)顯示,采用該技術(shù)的電池在1MPa壓力下能量密度達到604Wh/kg,小尺寸電池循環(huán)充電500次后性能依然穩(wěn)定。

安全性測試結(jié)果同樣亮眼。滿電狀態(tài)的軟包電池在針刺實驗中無起火、無爆炸,在120攝氏度高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定。這解決了電動車用戶最關(guān)心的安全焦慮。

產(chǎn)學(xué)研合作正在快速推動技術(shù)落地。清華大學(xué)與多家企業(yè)建立聯(lián)合實驗室,其中與多氟多共建的氟基新材料研究中心已聯(lián)合申請相關(guān)專利。武漢大學(xué)等高校團隊也在同步推進固態(tài)電解質(zhì)研究,形成技術(shù)互補。

政策層面為產(chǎn)業(yè)化注入強心劑。工信部等八部門明確將固態(tài)電池列為新型儲能重點攻關(guān)方向,要求2027年前打造3至5家全球龍頭企業(yè)。地方政府對固態(tài)電池項目給予用地、資金支持。

車企量產(chǎn)時間表已經(jīng)明確。比亞迪計劃在2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池示范裝車,一汽集團同步推進小批量應(yīng)用。長安、上汽、奇瑞等廠商將在2026-2027年完成裝車驗證。東吳證券報告指出,車規(guī)級電芯下線進度比預(yù)期提前半年。

產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)快速卡位。電解質(zhì)領(lǐng)域,多氟多半固態(tài)材料通過內(nèi)部測試,中試產(chǎn)線建成;新宙邦含氟聚醚產(chǎn)能將從2500噸擴至3萬噸;天賜材料新增5萬噸LiFSI產(chǎn)能適配高電壓體系。上游材料商巨化股份承接3M退出后的高端市場份額,氟聚醚產(chǎn)能提升至5000噸/年,產(chǎn)品切入寧德時代、比亞迪供應(yīng)鏈。該公司2025年上半年凈利潤同比增長146.97%。

電池制造端,寧德時代已建成原型電池產(chǎn)線,目標(biāo)能量密度400Wh/kg;億緯鋰能成都基地2026年規(guī)劃100MWh產(chǎn)能,其“龍泉二號”全固態(tài)電池能量密度達300Wh/kg。天際股份持有硫化鋰材料專利,即將進入客戶送樣階段。

設(shè)備廠商先導(dǎo)智能已向全球電池企業(yè)交付固態(tài)電池專用復(fù)合轉(zhuǎn)印設(shè)備和高速疊片機。容百科技全固態(tài)正極材料實現(xiàn)噸級出貨,貝特瑞鋰碳復(fù)合負極獲客戶技術(shù)認可。

資本市場反應(yīng)迅速。國慶假期后開盤首日,固態(tài)電池板塊多股漲停。券商測算顯示,2024年中國固態(tài)電池出貨量約7GWh,2028年將增至30GWh,年均增速44%。聚合物路線因成本優(yōu)勢率先規(guī)模化落地。

儲能領(lǐng)域成為技術(shù)落地的重要場景。寧德時代2024年儲能電池市占率36.5%,億緯鋰能2025年上半年儲能電池出貨量同比增長37%。固態(tài)電池的高安全特性適配儲能電站對安全性的嚴苛要求。

消費電子領(lǐng)域同樣受益。三星、臺積電已認證新宙邦電解質(zhì)產(chǎn)品,手機、衛(wèi)星等設(shè)備待機時間有望大幅延長。電動飛行器、人形機器人廠商積極對接高能量密度電池方案。

專利布局加速進行。天際股份持有的硫化鋰制備專利進入產(chǎn)業(yè)化試驗階段,多氟多與清華聯(lián)合專利覆蓋電解質(zhì)合成工藝。企業(yè)通過專利池構(gòu)建技術(shù)壁壘。

產(chǎn)能建設(shè)節(jié)奏清晰。巨化股份二期5000噸氟聚醚產(chǎn)能推進中,新宙邦2027年產(chǎn)能規(guī)劃較當(dāng)前提升11倍。億緯鋰能成都基地揭牌后立即啟動設(shè)備調(diào)試。

測試標(biāo)準(zhǔn)逐步完善。中國汽車技術(shù)研究中心聯(lián)合車企制定全固態(tài)電池安全測試規(guī)范,針刺、擠壓、過充等測試條件比國際標(biāo)準(zhǔn)更嚴格。

材料成本持續(xù)優(yōu)化。氟聚醚電解質(zhì)規(guī)?;a(chǎn)后,成本較實驗階段下降60%。鋰硫體系原料成本比三元材料低30%,推動終端應(yīng)用降價。

國際競爭格局顯現(xiàn)。日本豐田計劃2027年量產(chǎn)全固態(tài)電池,韓國三星SDI加快硫化物電解質(zhì)研發(fā)。中國企業(yè)在專利數(shù)量、產(chǎn)能規(guī)模上保持領(lǐng)先。

示范項目陸續(xù)啟動。北京市計劃在2026年投運首批固態(tài)電池公交車隊,深圳市推動無人機企業(yè)采用高能量密度電池。國家電網(wǎng)試點固態(tài)電池儲能電站。

技術(shù)路線呈現(xiàn)多元化。寧德時代同時開發(fā)硫化物全固態(tài)電池樣品,億緯鋰能龍泉二號采用氟聚醚界面工程。企業(yè)通過多技術(shù)路線布局降低風(fēng)險。

資本市場關(guān)注度提升。近半年固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈融資事件增加200%,私募股權(quán)基金重點投資材料合成和設(shè)備制造環(huán)節(jié)。券商研究報告數(shù)量同比增長150%。

用戶反饋開始積累。參與測試的車企反饋,固態(tài)電池在-30攝氏度低溫環(huán)境下性能衰減小于15%,快充速率比液態(tài)電池提升20%。

行業(yè)會議密集召開。中國固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟每月舉辦技術(shù)交流會,清華大學(xué)團隊定期公布電解質(zhì)迭代數(shù)據(jù)。企業(yè)通過會議加速技術(shù)對接。

認證流程加快進行。多氟多材料通過德國TüV安全認證,新宙邦產(chǎn)品獲美國UL認證。國際認證為出口市場鋪平道路。

原材料供應(yīng)體系重構(gòu)。螢石開采企業(yè)擴大高純度氟化氫產(chǎn)能,鋰礦商加快提純技術(shù)升級。供應(yīng)鏈向高附加值環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移。

生產(chǎn)設(shè)備迭代升級。先導(dǎo)智能研發(fā)的固態(tài)電池疊片機精度提升至0.1毫米,卷繞速度提高30%。設(shè)備精度直接影響電池一致性。

人才流動加劇。電池企業(yè)從半導(dǎo)體行業(yè)引進薄膜技術(shù)專家,高校教授兼任企業(yè)首席科學(xué)家??缧袠I(yè)技術(shù)融合加速創(chuàng)新。

成本下降路徑明確。電解質(zhì)材料價格從2024年的2000元/公斤降至2025年的800元/公斤,預(yù)計2027年達到規(guī)?;瘧?yīng)用門檻。

應(yīng)用場景持續(xù)拓展。醫(yī)療設(shè)備廠商采用固態(tài)電池延長監(jiān)護儀續(xù)航,戶外電源品牌推出便攜式高安全儲能產(chǎn)品。細分領(lǐng)域需求差異化明顯。

技術(shù)瓶頸持續(xù)突破。清華大學(xué)團隊正在開發(fā)第二代電解質(zhì),離子電導(dǎo)率提升至10mS/cm。企業(yè)實驗室反饋循環(huán)壽命突破1000次。

產(chǎn)能利用率快速提升。巨化股份氟聚醚生產(chǎn)線開工率已達90%,天賜材料LiFSI產(chǎn)能全部被長協(xié)訂單鎖定。供需關(guān)系趨于緊張。

標(biāo)準(zhǔn)制定加快推進。中國工程院牽頭編制固態(tài)電池國家標(biāo)準(zhǔn),涵蓋性能分級、安全閾值、回收要求。標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一降低市場推廣成本。

國際合作日益緊密。德國巴斯夫與多氟多洽談電解質(zhì)聯(lián)合生產(chǎn),日本松下參觀億緯鋰能成都基地。技術(shù)交流促進全球產(chǎn)業(yè)鏈融合。

(責(zé)任編輯:0882)
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