在全球能源革命的浪潮中,固態(tài)電池正以“下一代電池技術(shù)皇冠上的明珠”之姿,掀起動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的顛覆性變革。
作為解決傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池“能量密度天花板”“安全隱患”“寬溫服役性能短板”三大核心痛點(diǎn)的高階方案,固態(tài)電池的研發(fā)進(jìn)展,不僅是電池企業(yè)技術(shù)實(shí)力的試金石,更是國(guó)家能源戰(zhàn)略落地、新興市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。
其中,作為目前炙手可熱的新興賽道,航空電動(dòng)化已成為構(gòu)建城市立體交通網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展方向。同時(shí),電動(dòng)航空器對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)提出了小且輕,并滿足高安全、長(zhǎng)續(xù)航、耐高/低溫的極致要求,這也催生了電池企業(yè)對(duì)高比能、高安全、寬溫域固態(tài)電池的研發(fā)。
5月15日,在CIBF2025展會(huì)期間,聚圣科技發(fā)布其超高比能原位固態(tài)一體化軟包電池——聚圣·固能1號(hào),在電芯層級(jí)實(shí)現(xiàn)高安全、高比能、高倍率、長(zhǎng)壽命、寬溫域和低成本這六個(gè)維度的突破。
(圖為聚圣科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席科學(xué)家韋偉峰)
聚圣·固能1號(hào)電芯六維突破
據(jù)聚圣科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席科學(xué)家韋偉峰介紹,聚圣·固能1號(hào)電芯能量密度高達(dá)400Wh/kg、循環(huán)壽命超1000次,支持4C快充、-40~100℃環(huán)境下正常工作,并通過(guò)5mm針刺試驗(yàn),且實(shí)現(xiàn)低成本。
具體來(lái)看,聚圣·固能1號(hào)單體電芯能量密度高達(dá)400Wh/kg,系統(tǒng)能量密度可達(dá)320Wh/kg,這意味著在相同的重量下,該款電芯能夠存儲(chǔ)更多的電量,可以為航空器提供更強(qiáng)勁的續(xù)航能力。
循環(huán)壽命方面,韋偉峰介紹道,該款電芯超1000次的循環(huán)壽命,這不僅降低了航空器更換電池的頻率和成本,同時(shí)提高了電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,從而降低總體運(yùn)營(yíng)成本。
快充能力是先進(jìn)電池技術(shù)的重要指標(biāo)之一,該款電芯支持4C快充,則能夠在更短的時(shí)間內(nèi)為航空器補(bǔ)能,大幅節(jié)省充電時(shí)間,提高航空器運(yùn)營(yíng)效率。
工作溫域方面,據(jù)韋偉峰介紹,該款電池能夠在-40~100℃的超寬溫度范圍內(nèi)正常工作,可以有效緩解電池在極端溫度下性能下降,甚至無(wú)法工作的痛點(diǎn)。
安全性一直是電池技術(shù)發(fā)展中備受關(guān)注的話題,聚圣·固能1號(hào)通過(guò)了5mm針刺試驗(yàn),意味著該電池在安全性能方面滿足行業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)要求。
尤其值得一提的是,聚圣·固能1號(hào)通過(guò)其一系列自研的材料技術(shù),不斷縮小其固態(tài)與目前液態(tài)鋰電池的成本差距,這也為固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化提供了關(guān)鍵突破口,技術(shù)代際更替的窗口正在被加速打開(kāi)。
聚圣·固能1號(hào)電芯高性能背后技術(shù)揭秘
聚圣·固能1號(hào)電芯之所以能夠有上述高性能的表現(xiàn),離不開(kāi)其創(chuàng)新的一系列先進(jìn)技術(shù)。
據(jù)了解,原位固態(tài)化電解質(zhì)技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)包括高交聯(lián)互穿型聚合物骨架技術(shù),并結(jié)合其獨(dú)特的界面設(shè)計(jì),可以增強(qiáng)電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,電壓穩(wěn)定窗口提升至>5V;同時(shí)使離子電導(dǎo)率>5mS/cm,大幅提高電池內(nèi)部的離子傳輸效率,進(jìn)而提升電池的整體電化學(xué)性能。
高倍率富鋰錳基正極材料技術(shù)也是其第二個(gè)技術(shù)亮點(diǎn)。據(jù)韋偉峰介紹,這一技術(shù)可以使正極克容量>260mAh/g,壓實(shí)密度可達(dá)3.3g/cm3,倍率性能最高達(dá)到10C。
同時(shí),高容量預(yù)鋰化硅負(fù)極材料技術(shù)同樣功不可沒(méi),它可以使負(fù)極克容量>1800mAh/g,且體積膨脹減少30%。
業(yè)界周知,硅基負(fù)極材料雖然具有較高的理論克容量,但在充放電過(guò)程中容易發(fā)生較大的體積膨脹,而導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)被破壞,進(jìn)而影響電池的循環(huán)壽命和穩(wěn)定性。而據(jù)韋偉峰介紹,聚圣·固能1號(hào)電芯的這一負(fù)極創(chuàng)新技術(shù)則可以有效解決該問(wèn)題,這也使新型硅基負(fù)極材料能夠更好地應(yīng)用于實(shí)際固態(tài)電池的生產(chǎn)中。
由此,在上述三大材料技術(shù)加持下,結(jié)合其獨(dú)特的界面設(shè)計(jì)等多層級(jí)創(chuàng)新,聚圣科技最終研發(fā)并推出其原位固態(tài)一體化電池——固能1號(hào)。
聚圣科技固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化布局
作為一家電芯“新勢(shì)力”企業(yè),聚圣科技攜其發(fā)布的固能1號(hào),在CIBF2025上獲得業(yè)界多方關(guān)注。市場(chǎng)方面,聚圣科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席科學(xué)家韋偉峰表示,聚圣·固能1號(hào)的目標(biāo)市場(chǎng)主要是低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的電動(dòng)航空市場(chǎng),充分發(fā)揮其高安全、高比能、高倍率、長(zhǎng)壽命、寬溫域和低成本的優(yōu)勢(shì)。
業(yè)務(wù)整體布局方面,據(jù)韋偉峰透露,聚圣科技已規(guī)劃航空動(dòng)力、大動(dòng)力(乘用車用動(dòng)力電池)和小動(dòng)力(機(jī)器人、兩輪車用動(dòng)力電池)三大業(yè)務(wù)板塊。
對(duì)于固態(tài)電池在不同應(yīng)用市場(chǎng)的前景,韋偉峰指出,超高能量密度固態(tài)鋰離子電池目前不太可能應(yīng)用于電動(dòng)兩輪車市場(chǎng),因?yàn)樵撌袌?chǎng)對(duì)價(jià)格比較敏感,固態(tài)電池尚不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),但在高安全、長(zhǎng)續(xù)航的市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)下,未來(lái)亦有應(yīng)用可能。
隨著制造成本的不斷降低,以及對(duì)安全性、能量密度的更高追求,固態(tài)電池未來(lái)在乘用車市場(chǎng)有望進(jìn)一步提高滲透率。
其中,憑借低成本優(yōu)勢(shì),韋偉峰尤其看好富鋰錳基正極材料的市場(chǎng)發(fā)展空間,這也是聚圣科技持續(xù)迭代其富鋰錳基正極材料的主要原因之一。
固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化方面,聚圣科技有其獨(dú)到的策略。據(jù)韋偉峰介紹,聚圣科技固態(tài)電池的正極、負(fù)極、電解質(zhì),通過(guò)采買部分基礎(chǔ)材料,再進(jìn)行自行改造、加工的方式,不僅可以降低電池主材的制造成本,而且將核心材料創(chuàng)新技術(shù)掌握在自己手中,提高了自身產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化話語(yǔ)權(quán)。同時(shí),這也是聚圣科技能夠在正極、負(fù)極、電解質(zhì)等多種主材上同時(shí)實(shí)現(xiàn)突破的基礎(chǔ)。
據(jù)韋偉峰介紹,聚圣科技原位固態(tài)一體化軟包電池產(chǎn)品所采用的“聚圣固能技術(shù)”,其專利達(dá)81項(xiàng)。
固態(tài)電池迭代規(guī)劃方面,韋偉峰表示,聚圣科技堅(jiān)持量產(chǎn)一代、研發(fā)一代、儲(chǔ)備一代的模式。聚圣科技第一代固態(tài)電池已于2025年開(kāi)始量產(chǎn)交付,這次發(fā)布的400Wh/kg固能1號(hào)也將于2026年批量生產(chǎn)銷售,其下一代全固態(tài)鋰金屬電池也在研發(fā)中,瞄準(zhǔn)雙500指標(biāo)(500Wh/kg能量密度和500周循環(huán)壽命)。
隨著固態(tài)電池被納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略,我們正在見(jiàn)證一場(chǎng)深刻的電池變革,而聚圣科技以“六維突破”的技術(shù)創(chuàng)新,為這場(chǎng)變革提供了其特有的創(chuàng)新解決方案。
此外,當(dāng)前固態(tài)電池雖已成為行業(yè)焦點(diǎn),但仍受制于規(guī)模化量產(chǎn)瓶頸。值得關(guān)注的是,韋偉峰在“電動(dòng)航空及下一代電池技術(shù)(CIBF2025深圳)交流會(huì)”上,同步深度解讀了“為什么原位固態(tài)一體化技術(shù)是高性能固態(tài)電池的規(guī)模化量產(chǎn)路徑”的問(wèn)題。
展望未來(lái),固態(tài)電池的“黃金時(shí)代”剛剛開(kāi)始。
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