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奇瑞、广汽固态电池“实质进展”追踪

2025/07/10
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固态电池非一蹴而就。

奇瑞、广汽近期均披露了在固态电池上的最新进展。

7月4日,安徽安瓦新能源科技有限公司宣布,其自主研发的GWh级新型固态电池生产线成功下线首批工程样件。此举可被视为中国在固态电池朝规模制造又迈出的关键一步。

安瓦新能源成立于2020年,其股东结构体现了产业链的多元合作,其中奇瑞汽车、美国24M公司以及国轩高科分别持股约9%、6%和5%汇集了汽车应用、核心技术与电池制造三方的力量。

此次投产的生产线,设计年产能为1.25GWh。其技术先进性尤为突出的点在于,这或许是国内首条采用正负极双干法制造技术的GWh级产线

双干法或许是其实现工程效率突破的核心,将传统锂电池的11道核心工序锐减至5步。由此带来的商业价值是显著的:据安瓦公布的数据,其固定资产投入可降低30%,生产能耗节省20%,直指当前动力电池行业成本高昂的痛点。

公开资料显示,安瓦首批下线的“固态1.0”电池,能量密度已超过300Wh/kg,并已通过针刺等严苛的安全测试,实现了高安全性。

公司已制定清晰的路线图:第二代400Wh/kg产品样件已进入试制,目标在2027年推出能量密度突破500Wh/kg的第三代全固态电池。

安瓦的快速投产,或许是一种工程实用主义战略的体现——联合产业链力量,用一种“足够好”的方案抢占市场,再逐步迭代。

与安瓦的高歌猛进形成对照,广汽埃安近期对其研发路径的复盘,为行业描绘了一幅通往“全固态”未来的、更为严峻的技术图景。

广汽在该领域的探索,清晰地呈现了技术路线的系统性演进。其研发起于聚合物体系,但因其离子电导率低、耐高压性不佳,与液态电池相比优势不显。

随后转向氧化物体系,虽粉体材料易得,但颗粒间的固-固接触是其工程化应用中难以逾越的障碍。最终,公司将重心转向当前主攻的硫化物体系,因其高离子电导率在实现电池高性能上最具潜力。

然而,广汽的评估也指出单一材料体系难以解决所有问题。其内部推测,一个比较理想的终极全固态电池,很可能是一个“多组分复合”的形态。

例如,在正极侧采用安全性与耐高压性能更优的卤化物电解质,在负极侧利用柔性的聚合物电解质以适应体积变化,而在中间的电解质膜则使用高离子电导率的硫化物。

这种“各司其职”的复合设计,被认为是解决当前众多难点的关键思路。

基于这一判断,广汽以硫化物基路线为主进行了深度研究,并揭示出单纯的离子电导率已非瓶颈,真正的挑战在于材料的“稳定性”与“制造工艺”。电解质层面,尤其要兼顾材料制备和成膜制备两大能力。

硫化物电解质对空气和溶剂高度敏感,这不仅对生产一致性构成巨大挑战,其释放的硫化氢气体也对设备与人员防护提出了极高要求。

维持硫化物材料稳定性的现有方案,例如将生产环境露点控制在-50℃以下,会带来极高的能源消耗,对成本控制构成巨大挑战。

为应对此问题,广汽通过仿真与实验,验证了单/双元素掺杂能有效提升空气稳定性、并兼顾离子电导。

在制造端,为制备超薄电解质膜,公司开发出一种对离子电导率保持更佳、环境更友好的新型烷烃溶剂,以湿法涂布工艺成功制备出20μm薄膜、对应最高1.8mS/cm离子电导,并支持卷对卷宽幅生产。

对于活性材料来说,在正极侧,为匹配400Wh/kg的高能量密度设计,广汽选定高镍三元材料,并通过大量比对发现,“小粒径单晶”材料耐压能力更好、离子传导优于多晶,配合固态电解质湿法包覆,能够大幅提升整体容量发挥至接近230mAh/g。进一步借助干法厚极片工艺,可实现7.7mAh/cm²的高面容量。

负极侧的挑战更为严峻。硅基、锂金属等高容量负极在充放电过程中的巨大体积形变,会持续破坏固-固界面,导致循环性能急剧下降。

广汽的策略是双管齐下:开发低膨胀主材与刚柔并济的粘结剂。

在对纳米硅、纯硅、硅氧以及CVD硅碳均进行评估后,其发现CVD硅碳材料的膨胀控制上表现尤为突出,在极片层级已能将膨胀率控制在30%左右——这是一个较为领先的进展。然而,该材料的倍率性能仍是短板,后续团队计划通过固态电解质或碳管包覆来改善。

硅碳负极性能上的不均衡也直接体现在不同体系的寿命上:目前,针对300Wh/kg级别的负极体系已能实现稳定的千次循环;但针对400Wh/kg级别的高容量负极,循环寿命仅五六百周,远未达到车用标准。

除了主攻的硫化物路线,广汽同时也在探索聚合物复合固态路线作为并行方案。该路线最大的优势是90%以上的工序与现有液态电池产线兼容,新增工序以高温固化、常温浸润为主,且成组时无需高压,大大降低了工程难度。团队小批量试制电芯的一致性很高,循环性能也相对优异。

但其短板同样明显:原位固态倍率性能有差距,且聚合物体系下全固态电池仍有约3%的残余液体、不满足此前行业标准对失重率需在1%以内的规定,也使其虽能通过高温测试,却难以通过针刺,安全性仍需持续改进。

最终,这些实验室的挑战都指向了装车应用的“最后一公里”难题。硫化物体系需要高压运行,厚重的封装结构会严重牺牲整包的能量效率;而聚合物体系则需要证明其相比已高度成熟的液态电池,究竟具备何种不可替代的优势。

基于这些深度探索,广汽方面对行业内普遍乐观的2026-2027年装车时间表表达了审慎态度,认为要实现这一目标,挑战依然巨大。面对难题,

该公司正寻求新的破局之道,例如引入AI仿真技术,建立从材料到设计的全流程自动化平台,以加速研发进程。

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