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，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，旨在推動固態(tài)電池早日實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
日前，在電動航空及下一代電池技術(shù)(CIBF2025深圳)交流會上，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，未來難以滿足電動航空等新興市場，對更高能量密度電池的要求。
同時，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越高，保持甚至進一步提高安全性，更是難上加難。
韋偉峰表示，固態(tài)電池不是一個新概念，如果能解決其設(shè)計和規(guī)模化量產(chǎn)等難題，未來，液態(tài)鋰離子電池所有的應(yīng)用場景中，都會有固態(tài)電池的身影。
“固/固界面不穩(wěn)定、空間電荷層、鋰枝晶生長及體積變化等問題，目前嚴(yán)重限制了高電壓固態(tài)電池循環(huán)、動力學(xué)性能。”韋偉峰表示，這些問題也阻礙了固態(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)，通過對聚合物體系的創(chuàng)新與改良，實現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化多個關(guān)鍵難點的突破。
韋偉峰介紹道，聚圣科技通過自研原位固態(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)合其獨特的界面設(shè)計等多層級創(chuàng)新，已發(fā)布400Wh/kg原位固態(tài)一體化電池——聚圣？固能1號，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)機制。這種設(shè)計既保留了電解質(zhì)的界面浸潤特性，又通過后續(xù)固化工藝，實現(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)實驗數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)已實現(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)采用漸進式發(fā)展策略。
據(jù)介紹，聚圣科技從300Wh/kg級半固態(tài)電池切入市場，逐步向400Wh/kg級半固態(tài)電池升級，并已開始布局研發(fā)500Wh/kg全固態(tài)電池。
在電池中國看來，這種技術(shù)演進路徑，不但可以把控固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化風(fēng)險，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)電池從實驗室到量產(chǎn)的時間。
與此同時，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。
其中，聚圣科技提出的原位固態(tài)一體化技術(shù)，以其獨特的工程化思維和漸進式創(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，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、長壽命、寬溫域、低成本特性。我們將繼續(xù)努力，助力盡快實現(xiàn)固態(tài)電池的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化。”
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