固态电池专家交流纪要

固态电池材料

1、正极：两条路线准备，一条是高镍9系；另一条是富锂锰基，电压是4.3V，提升能量密度，供应商包括当升，容百等。锰系材料的高温性能、绝缘性能有待改善，氧化物的陶瓷层能一定程度上改善富锂锰基的问题。

2、负极：两条路线储备，1）硅碳负极，2028年之前预计还是以硅碳为主，目前在半固态中也有应用，对应的添加量不超过5%。2）锂金属负极，预计2028年会放量，核心是需要解决金属锂负极制造电芯时不稳定的问题（华为的专利主攻方向）。

3、氧化物电解质：全固态氧化物预计2028年能够量产。

核心要解决导电率问题，有两大方案：1）国内主要采用复合电解质路线，在氧化物中添加聚合物；2）QS的路线，额外用高分子材料（陶瓷材料）附到锂金属负极上。

固态电池应用

1、氧化物路线成本占比：以锂镧锆氧为例，1）碳酸锂占20%；2）氧化锆占15%。1GWh需要18吨；3）氢氧化镧占5%；4）氧化铝，陶瓷材料，占60%。

2、半固态量的情况：

1）2024年智己L6的项目，已经应用第一代半固态电池，大概交付几百台。

2）2025年第二代半固态产品，目标10万台（其中90%富猛，10%高镍）。富锂锰基路线的价格比较低，用在上汽名爵，荣威的车上。

3、下游客户的要求：

1）能量密度：半固态，350Wh/Kg，全固态500Wh/kg；

2）循环1000次+；

3）倍率，半固态2C，全固态5C。

4）针刺实验100%通过，

4、固态电池发展预期：

1）无隔膜电池（2025年），用固态电解质做无隔膜电池；

2）把电解液取代掉（2026年），全固态电池发布；

3）2027年及以后，量产落地。

Q&A

Q：氧化物固态电池面临的主要问题是什么？

A：氧化物固态电池主要面临的问题是电导率较低和固体接触界面不佳。需要解决这些问题以提高电池性能。

Q：为什么半固态电池主要使用氧化物而不是硫化物？

A：半固态电池主要使用氧化物，因为氧化物电解质是一种过渡形态，而硫化物本身的电导率很高，不需要半固态形式。

Q：硫化物固态电池面临哪些挑战？

A：硫化物固态电池面临的主要挑战是界面不稳定和锂枝晶问题。硫化物电解质与锂金属接触时界面不稳定，且硫化物较软，容易形成锂枝晶，可能穿透固态电解质层。

Q：未来氧化物和硫化物固态电池的产品推出时间预期如何？

A：氧化物固态电池预计在2028年之前推出产品，而硫化物固态电池的产品推出时间可能要推迟到2030年。

Q：高镍正极材料在固态电池中的应用情况如何？

A：目前应用的都是含金量更高的9系高镍正极材料，已经在一些产品中使用。

Q：氧化物固态电池如何解决导电率低和接触界面不佳的问题？

A：有两种解决方案：一是通过复合电解质，在氧化物基础上添加聚合物，改善电导率和接触界面；二是采用固态隔膜技术，一面为高分子材料，一面为陶瓷材料，直接使用锂金属负极。

Q：国内在固态电池技术路线选择上倾向于哪种方式？

A：国内倾向于采用复合电解质的方式，结合氧化物和聚合物的优点。

Q：复合电解质在半固态电池中的应用情况如何？

A：复合电解质已在半固态电池中应用，如智己L6车型的半固态电池版本已量产，并计划在2025年推出富锂锰基项目，匹配10万辆车的产能。

Q：富锂锰基材料为何价格较低？    

A：富锂锰基材料价格较低主要是因为正极材料的成本较低，镍锰的价格本来就比镍便宜。

Q：半固态电池的成本结构如何？

A：半固态电池比普通锂电池多了一个固态电解质层，这使得其成本比普通锂电池高出约15%。

Q：氧化物和聚合物混合的电解质材料构成是怎样的？采购情况如何？

A：氧化物电解质的主要成分包括镧锆氧，其上游材料有碳酸锂、氢氧化钙、氢氧化铝等。这些材料需要采购，但配方由电池企业掌握。氧化锆在材料中占比约15%，氢氧化钙占约5%。随着固态电池的发展，固态电解质层会变厚，用量会增加。我们与三强合作进行固态化工采购，合作方为盛和。

Q：今年和明年的半固态电池出货情况如何？全固态电池的预期是什么？

A：今年的半固态电池出货量预计约为500辆，主要因为智己L6项目遇到问题。明年计划量产10万台，但具体出货量难以预测。全固态电池方面，我们将继续走氧化物加聚合物的路线，预计2025年发布无隔膜电池，2026年发布全固态样品，2028年实现产品上市。

Q：半固态电池的负极材料供应商是谁？

A：半固态电池的负极材料使用硅碳，由兰溪资格供应。

Q：全固态电池的技术迭代和未来规划是什么？

A：全固态电池的技术迭代将从无隔膜电池开始，逐步用固态电解质取代塑料隔膜，再取代电解液。预计2025年发布无隔膜电池，2026年发布全固态样品，2028年实现产品上市。

Q：硫化物和氧化物固态电池在应用场景上会有差别吗？

A：目前在应用场景上还比较难以确定，因为硫化物技术的解决方案尚不明确。所有技术的发展仍然是由需求端驱动的。目前，车企和低空飞行器制造商都在追求高能量密度，因此技术的发展将围绕这一需求展开。

Q：公司在固态电池技术进展上是否有变化？

A：公司在固态电池技术上没有显著变化，仍按照既定项目推进。例如，富锂锰基体系早已立项，并持续进行全固态电池的研发。业内并未见到固态电池技术上的重大突破，市场上的消息多为炒作。

Q：富锂锰基材料和97高镍材料的应用区别是什么？

A：富锂锰基和97高镍是两种不同的材料体系，匹配的客户群体不同。97高镍材料主要用于高端车型，而富锂锰基则匹配中低端车型。    

Q：富锂锰基材料的成本和能量密度如何？

A：富锂锰基材料的技术优势在于其锰系材料的高反应电压，使电芯电压提升至4.2-4.5伏，能量密度高。在相同能量密度下，使用较少材料即可制造电芯，从而降低成本。与六期三元材料相比，富锂锰基的成本低约15%，但比铁锂略贵，预计价格在0.45元左右。富锂锰基的能量密度高于铁锂，尽管价格较高。

Q：在正极材料方面，目前有哪些公司做得比较成熟？

A：在正极材料领域，清朝在内蒙古乌海投资了一个厂，专注于锰系材料的生产，主要是考虑到保密性。行业内的龙头企业如当升科技和容百科技也早已布局正极材料。我们与当升科技的合作较多，他们在正极材料供应方面表现优秀。

Q：锰系材料与三元材料能否混合使用？

A：锰系材料与三元材料属于不同的体系，无法混合使用。锰系材料中除了锰，还含有其他金属如镍和钴，与三元材料相比，锰的含量更高。

Q：锰系材料在量产过程中有哪些挑战？

A：锰系材料在量产过程中主要面临高温性能不佳的问题，需要通过材料优化来解决。此外，锰系材料的电压较高，对绝缘性能要求更高。对于半固态电池，由于其固态电解质层，能够更好地承受高温和高电压。

Q：固态电池技术的核心是什么？

A：固态电池技术的核心在于替代电解液和隔膜。自然界中存在比三元材料和石墨更高容量的正负极材料，但由于电解液和隔膜的限制无法使用。固态电解质的研发是关键，可以采用多种材料体系配方，如三元或锰系材料。

Q：当升科技的材料是否比其他供应商更贵？

A：当升科技的材料价格与容百科技相差不大。从材料标准和供货水平来看，两者都非常优秀，属于国际领先水平。

Q：硅碳材料在动力电池中的应用情况如何？

A：硅碳材料不仅在固态电池中使用，也在宁德时代的三元电池中应用。气相沉积技术是硅碳材料大规模应用的关键，解决了硅的膨胀问题。

Q：公司今年硅碳负极的采购量是多少？掺杂比例如何？

A：公司今年硅碳负极的采购量为几吨，掺杂比例通常不超过15%，实际操作中不超过5%。主要原因是硅的膨胀问题。

Q：硅碳电池是否是终极解决方案？锂金属负极的应用时间节点是什么时候？

A：硅碳电池并不是终极解决方案。虽然掺入硅可以提升能量密度，但过多的硅会导致膨胀问题难以解决。因此，未来的发展方向是锂金属负极。然而，目前锂金属负极存在不稳定的问题，测试情况不理想，预计在2028年之后才能成熟应用。    

Q：在正负极的导电剂使用上有什么情况？

A：导电剂的使用情况与三年前没有差别。在正负极的混料过程中，仍然会加入导电剂。主要使用的是碳纳米管，具体为单壁碳纳米管。

Q：今年新项目的常规比例会有提升吗？

A：不会有大的变化。当前负极体系对能量密度的需求不高，因为目标市场并不追求极高的能量密度。因此，在常规比例上没有提升的需求。

Q：2025年规划的10万台中，高镍和其他材料的使用比例是多少？

A：在规划的10万台中，绝大部分（90%）是为赋能准备的，主要走性价比路线。

Q：锂金属负极材料本身是否存在问题？

A：锂金属材料本身没有问题，国内已有供应商如天津中能提供相关材料。然而，问题在于锂金属与电芯匹配时的不稳定性，尤其是与硫化物固态电解质的界面反应不稳定。目前解决这一问题的难度较大，因此短期内仍会使用硅碳。

Q：锂金属未来的成本如何？是否会全面替代硅碳？

A：锂金属成本较高，制造和原材料成本都较贵，因此主要用于高端车型。硅碳由于成本较低，仍会有市场空间。全固态电池的成本约为三块多一瓦时，相较于当前三元电池的六毛一瓦时，成本差距明显。

Q：固态电池在低空飞行器中的应用前景如何？

A：固态电池在低空飞行器中具有很大的应用潜力。由于航空用锂电池对安全性的要求远高于汽车，因此固态电池的安全性能使其非常适合低空飞行器。此外，固态电池的充电速度较慢和循环性能较差的问题在低空飞行器中并不敏感，因为这些设备可以通过更换电池来解决快充需求。因此，固态电池在低空飞行器市场中具有良好的发展前景。

Q：固态电池的性能要求有哪些？

A：固态电池的性能要求主要包括四个维度：能量密度、循环寿命、倍率和安全性。全固态电池的能量密度目标为500瓦时每公斤，半固态电池为350瓦时每公斤。循环寿命要求至少大于1000次循环，单元至少能跑1500次。倍率方面，半固态电池至少要达到2倍，全固态电池至少要达到5倍。此外，安全性要求包括针刺测试和吸底问题的百分之百通过。

Q：目前半固态电池能否达到上述性能要求？    

A：目前半固态电池的能量密度最多可达到320瓦时每公斤，循环寿命约为800次，倍率最多为2倍。针刺测试方面，半固态电池有一定几率通过，但不是百分之百通过。要实现百分之百通过，需要牺牲能量密度。总体来说，半固态电池在倍率和循环寿命上仍需提升。

Q：半固态电池在未来一年内能否达到性能提升的目标？

A：预计在未来一年内，半固态电池的性能会有所提升，特别是在循环寿命和倍率方面。随着工艺的不断迭代和进步，这些性能指标将得到改善。

Q：半固态电池的产线与液态电池产线相比有哪些增量设备？

A：半固态电池的产线相比液态电池产线，主要增量设备是涂布设备。半固态电池在正极干燥辊压后，需要在正极表面再涂一层固态电解质层，因此增加了一台涂布设备。涂布工艺有湿法和干法两种，干法工艺通过热转印技术实现。此外，半固态电池对能量密度要求高，因此材料的密度、面密度和厚度等工艺要求更高，使用特制的辊压机。干法电极技术是未来的增量方向，目前尚未大量应用，但能有效提高能量密度。

Q：干法电极技术与热转印技术有何不同？

A：干法电极技术与热转印技术不同。热转印技术是将材料涂在隔膜上加热后转印到正极上，而干法电极技术不需要溶剂，直接将材料放入，通过静电吸附到铜箔或铝箔上，再用高要求的辊压机成型。干法电极技术能提高整体能量密度约30%。

Q：未来全固态电解质是否也会使用干法工艺？

A：是的，未来全固态电解质将会使用干法工艺。干法工艺相比湿法成本更低，并且可以节省设备投入。

Q：目前有哪些厂家在干法工艺设备上表现较好？

A：目前千惠在涂布机方面表现较好，产量较大。然而，为了保密需求，我们公司所有与电解质相关的设备都是自制的，包括辊压机。

Q：氧化物电解质的核心原材料成本占比如何？

A：氧化物电解质的核心原材料中，氧化铝占比最高，为60%，其次是氧化锆占15%，碳酸锂和氢氧化镧各占5%。氧化铝是主要的陶瓷材料，虽然占比高，但成本较低。

Q：氧化锆的单耗情况如何？

A：氧化锆的单耗大约为每1000瓦时需要10到18吨。