中國粉體網(wǎng)訊  2025年3月18日到19日，由中國粉體網(wǎng)主辦的2025全固態(tài)電池技術(shù)交流大會暨第一屆干法電極技術(shù)研討會在安徽蚌埠隆重召開，會議期間，我們邀請到了業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對話欄目，進(jìn)行訪談交流。本期為您分享的是中國粉體網(wǎng)對中南大學(xué)張永柱教授的專訪。

1、張教授，您認(rèn)為實現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化應(yīng)該如何防范固態(tài)技術(shù)路線帶來的顛覆性風(fēng)險？

全固態(tài)電池到了關(guān)鍵時期，需要確立技術(shù)路線，這關(guān)系到我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。從行業(yè)全局看，要重點防范全固態(tài)技術(shù)路線帶來的顛覆性風(fēng)險。

回顧日本全固態(tài)電池技術(shù)路線圖2020，聚焦全固態(tài)電池，固態(tài)電解質(zhì)以硫化物為主、正極材料以三元為主、體積比能量為標(biāo)志性參數(shù)指標(biāo)。

日本的計劃是：（1）2025年實現(xiàn)第一代全固態(tài)電池（硫化物系）的量產(chǎn)；（2）2030年實現(xiàn)第二代全固態(tài)電池（高離子傳導(dǎo)性硫化物或氧化物系）的推廣應(yīng)用；（3）梳理全球固態(tài)電池的發(fā)展，大家的共識是2030年前重點突破500Wh/kg以內(nèi)電池，三元正極不變，主要改變負(fù)極，2030年后改變正極。

目前我國動力電池企業(yè)和機構(gòu)以半固態(tài)為特色。在動力電池發(fā)展過程中，半固態(tài)不失為一種過渡策略，能夠提升動力電池的安全性。但是，半固態(tài)電池的良品率、充電倍率、循環(huán)壽命等都不令人滿意，最根本的原因是半固態(tài)電池不是顛覆性技術(shù)。

從全球范圍來看，全固態(tài)電池逐漸聚焦到硫化物技術(shù)路線，并且投入持續(xù)增加。全球約32家企業(yè)和機構(gòu)聚焦于硫化物技術(shù)路線，不超過10家研發(fā)氧化物固態(tài)電池，7家研發(fā)聚合物固態(tài)電池。其中有些企業(yè)重點聚焦硫化物路線，但沒有放棄氧化物和聚合物的路線。

2、張教授，您認(rèn)為固態(tài)電池幾條技術(shù)路線中哪一條能最先實現(xiàn)商業(yè)化？

目前半固態(tài)電池技術(shù)路線先行。考慮到全固態(tài)電池三條（聚合物、氧化物和硫化物）主要技術(shù)路線的優(yōu)勢和劣勢各異，難分伯仲。

目前首當(dāng)其充的主要任務(wù)就是要回答如下三個問題：

1、硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物，哪種是主要的技術(shù)路線？

2、量產(chǎn)的時間是什么時候？

3、用什么手段實現(xiàn)量產(chǎn)？

硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物，哪種是主要的技術(shù)路線？

（1）聚合物電解質(zhì)以其輕質(zhì)和彈性著稱，但離子電導(dǎo)率相對較低，限制了其在室溫下的應(yīng)用；（2）氧化物電解質(zhì)則因離子電導(dǎo)率適中、硬度高而能有效抑制鋰枝晶生長，但與正負(fù)極的界面接觸及易碎性是其面臨的主要挑戰(zhàn)；（3）硫化物電解質(zhì)以其高離子電導(dǎo)率和優(yōu)越的界面接觸性脫穎而出，盡管其對空氣敏感且遇水易產(chǎn)生有害氣體，但仍是全固態(tài)電池領(lǐng)域最具潛力的技術(shù)路線；（4）在固態(tài)電池技術(shù)路線中，‌氧化物固態(tài)電池‌最可能率先實現(xiàn)商業(yè)化，其次是‌聚合物固態(tài)電池‌，而‌硫化物固態(tài)電池‌因技術(shù)難度較高將更晚落地。

因此，固態(tài)電池什么時候可以投入量產(chǎn)是最難預(yù)測的事情，有時一個難題長期沒能得到解決，量產(chǎn)時間不得不推遲，有時也許在某個時間節(jié)點實現(xiàn)一個重大突破，量產(chǎn)過程很順利。

商業(yè)化時間表預(yù)測

總結(jié): 固態(tài)電池技術(shù)：半固態(tài)先行，全固態(tài)未來可期

氧化物固態(tài)電池憑借技術(shù)成熟度、成本可控性和國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，將成為最先商業(yè)化的路線；硫化物路線需依賴日韓企業(yè)的長期研發(fā)突破，短期內(nèi)難以普及；聚合物路線則可能局限于特定場景（如消費電子）。此外，‌半固態(tài)電池‌（氧化物+少量電解液）作為過渡方案，將加速固態(tài)電池的初期市場滲透。

3、張教授，目前固態(tài)電池從實驗室到商業(yè)化還要面臨哪些難題？

‌固態(tài)電池從實驗室到商業(yè)化還需要面臨以下5個主要難題‌：

3.1‌材料和成本問題‌：固態(tài)電池的商業(yè)化需要攻克材料關(guān)和成本關(guān)。固態(tài)電池使用固體正負(fù)極和固體電解質(zhì)，這與傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池在材料上有很大不同，需要開發(fā)新的材料體系。此外，新材料的應(yīng)用會增加制造成本，如何降低成本是商業(yè)化的一大挑戰(zhàn)。

3.2‌技術(shù)難題‌：雖然固態(tài)電池在能量密度、安全性和耐低溫性能上具有顯著優(yōu)勢，但其技術(shù)實現(xiàn)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，固態(tài)電池的電解質(zhì)材料需要具備高離子電導(dǎo)率、良好的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性，這增加了研發(fā)難度。

3.3‌生產(chǎn)工藝和設(shè)備‌：固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝與液態(tài)鋰電池不同，需要新的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程。目前，固態(tài)電池的生產(chǎn)設(shè)備尚未完全成熟，這限制了其大規(guī)模生產(chǎn)的能力。

3.4‌市場接受度和需求‌：盡管固態(tài)電池在性能上有顯著優(yōu)勢，但其高昂的成本可能會影響市場接受度。消費者和制造商是否愿意為固態(tài)電池的高成本買單是一個重要問題。

3.5‌行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范‌：固態(tài)電池的商業(yè)化還需要建立相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，確保其安全性和性能符合市場需求。

4、張教授，干式涂布工藝技術(shù)對解決這些難題起到哪些作用？

針對上述五個問題，干式涂布工藝技術(shù)，設(shè)計和設(shè)備將著力解決上述固態(tài)電池從實驗室到商業(yè)化還要面臨五大問題。‌干法電極還有以下好處：

1.不需要液態(tài)溶劑，制作過程更環(huán)保；

2.不需要溶劑蒸發(fā)，制作速度更快；

3.同樣體積下使用干法工藝的正負(fù)極極片可儲存更多電能，提升電芯能量密度和循環(huán)次數(shù)。

何為干法電極？干法電極是一種新型的電極制備技術(shù)，不使用液態(tài)溶劑，直接將活性材料、導(dǎo)電劑和粘合劑的固態(tài)粉末混合在一起。其制作過為：先將活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑混合，混合過程中粉末被拉成纖維狀，再將纖維狀的物質(zhì)壓成薄片貼在箔體。制備方式有粘合劑原纖化和靜電噴涂兩種。粘合劑原纖化是主流制造方法，該方法主要分為粉料混合、纖維化、輥壓三大環(huán)節(jié)。

使用該制作方法的企業(yè)主要分布于美國/中國/德國，美國有Maxwell/Bosch，中國則有海博瑞恩電子，德國有TU Dresden等。

粘合劑原纖化方法在混合環(huán)節(jié)需要將直徑較大的顆粒更加粉碎，降低后續(xù)安全隱患，粉料混合時的溫度也需要注意，防止纖維化時間提前，讓粘合劑分布的更加均勻。

在纖維化環(huán)節(jié)，需要注意不同材料的纖維化時間不同，進(jìn)而達(dá)到工藝改進(jìn)，另外纖維化過程阻力大，程度不均勻等也需要注意。

輥壓環(huán)節(jié)則更是對設(shè)備的力度、精度、均勻度提出更高要求，這點在正極上尤為明顯，正極粉體材料易碎，需要更大壓力來壓緊。

靜電噴涂法則是使用高壓氣體，將粉體、導(dǎo)電劑、粘合劑顆粒噴灑至箔集體上，讓噴灑物質(zhì)在靜電的作用下帶負(fù)電吸附到箔體，隨后對其進(jìn)行熱壓，粘接劑融化后會粘連其他粉末并被擠壓成自支撐膜。使用該制作方法的企業(yè)主要分布于日本/韓國，有豐田/LG/日立/瑞翁等。

5、張教授，請您分析一下固態(tài)電池干式涂布工藝技術(shù)設(shè)備產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀。

截至2025年3月，固態(tài)電池干式涂布工藝技術(shù)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程已進(jìn)入加速階段，以下從技術(shù)進(jìn)展、應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)備廠商動態(tài)及挑戰(zhàn)等方面總結(jié)現(xiàn)狀：

5.1技術(shù)研發(fā)與設(shè)備突破

‌干法工藝成為核心方向: 干法涂布技術(shù)因無需溶劑、流程簡化、成本低等優(yōu)勢，被視作固態(tài)電池量產(chǎn)的關(guān)鍵工藝。目前設(shè)備企業(yè)已實現(xiàn)從電極制備到電解質(zhì)膜成型的全鏈條覆蓋，例如：

先導(dǎo)智能推出全球首條全固態(tài)電池整線解決方案，涵蓋干法電極和電解質(zhì)膜制備設(shè)備。

利元亨成功打通全固態(tài)電池量產(chǎn)的全線工藝，干法電極設(shè)備、電解質(zhì)壓制轉(zhuǎn)印設(shè)備等已與頭部企業(yè)對接。

贏合科技掌握干法混料及成膜技術(shù)，相關(guān)設(shè)備于2024年實現(xiàn)發(fā)貨。

‌工藝難點逐步攻克：固態(tài)電池極片與電解質(zhì)膜的制備需解決固-固界面接觸、離子傳輸效率低等問題，干法工藝通過優(yōu)化材料均勻性和壓制精度提升性能。

干法電極技術(shù)通過多層堆疊和高壓致密化工藝，改善電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，適配硫化物、氧化物等多種電解質(zhì)體系。

5.2應(yīng)用場景與商業(yè)化進(jìn)展

‌小動力市場率先落地：小型全固態(tài)電池已在3C數(shù)碼設(shè)備、兩輪電動車等對能量密度要求較低的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)批量應(yīng)用。部分企業(yè)通過干法工藝生產(chǎn)的高安全固態(tài)電池，正逐步向無人機、航空航天等場景拓展。

‌乘用車領(lǐng)域加速驗證：面向新能源汽車的干法工藝設(shè)備尚處于差異化探索階段，需進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)效率和大規(guī)模量產(chǎn)穩(wěn)定性。豐田、三星SDI等企業(yè)計劃2026-2030年實現(xiàn)硫化物全固態(tài)電池量產(chǎn)，推動干法設(shè)備需求增長。

5.3產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與挑戰(zhàn)

‌設(shè)備廠商深度參與技術(shù)迭代：鋰電設(shè)備企業(yè)與電池廠商緊密合作，通過定制化整線方案（如干法涂布+無隔膜疊片）縮短產(chǎn)業(yè)化周期。硫化物固態(tài)電池的工程化驗證加速，帶動干法設(shè)備在界面改性、高壓化成等環(huán)節(jié)的工藝創(chuàng)新‌。

‌產(chǎn)業(yè)化難點仍存：‌材料適配性‌：干法工藝對固態(tài)電解質(zhì)粉體分散度、粘合劑兼容性要求較高，硫化物電解質(zhì)易氧化等問題需突破。

‌成本控制‌：固態(tài)電池設(shè)備初始投資高，需通過規(guī)模化生產(chǎn)降低邊際成本。

5.4總結(jié)

當(dāng)前固態(tài)電池干式涂布工藝設(shè)備已從實驗室走向工程化驗證階段，頭部設(shè)備企業(yè)通過技術(shù)整合與協(xié)同研發(fā)搶占先機。但全產(chǎn)業(yè)鏈仍需攻克材料匹配、工藝穩(wěn)定性和降本等關(guān)鍵問題，預(yù)計2027年后隨著硫化物路線量產(chǎn)加速，干法設(shè)備市場將迎來爆發(fā)式增長。

6、張教授，近年來，您在固態(tài)電池領(lǐng)域有哪些研究成果？可以向大家分享一下嗎？

實現(xiàn)全固態(tài)電池的關(guān)鍵是材料的共性技術(shù)取得進(jìn)展。歐陽明高院士帶頭把自己團隊的研究成果公開，希望大家盡可能分享共性技術(shù)，凝聚合力取得技術(shù)上的突破。

我們的海內(nèi)海外團隊也是圍繞行業(yè)內(nèi)的關(guān)鍵材料及界面共性問題開展如下方面的研究:

6.1 關(guān)鍵材料及界面共性問題

2027年，石墨/低硅負(fù)極硫化物全固態(tài)電池以300Wh/kg為目標(biāo)，重點攻關(guān)硫化物固態(tài)電解質(zhì)，打通全固態(tài)電池的技術(shù)鏈，三元正極和石墨/低硅負(fù)極基本不變,向長壽命大倍率方向發(fā)展。

2030年，高硅負(fù)極硫化物全固態(tài)電池以400Wh/kg和800Wh/kg為目標(biāo)，重點攻關(guān)高容量硅碳負(fù)極，三元正極和硫化物固態(tài)電解質(zhì)仍為主流材料體系，面向下一代乘用車電池。

2035年，鋰負(fù)極硫化物全固態(tài)電池以500Wh/kg和1000Wh/kg為目標(biāo)，重點攻關(guān)鋰負(fù)極，逐步向復(fù)合電解質(zhì)（主體電解質(zhì)+補充電解質(zhì)）、高電壓高比容量正極發(fā)展（高鎳、富鋰、硫等）。

6.2關(guān)鍵濕法+干法定制化解決方案問題

啟動干法技術(shù)立項研究，現(xiàn)已初步完成干法前段整線的成膜技術(shù)布局，涵蓋配料混合、粘結(jié)劑原纖化、造粒、成膜、集流體復(fù)合等全套前端工藝。海內(nèi)海外團隊有10年以上的工業(yè)應(yīng)用積累，在膜層制備機理研究方面較有底蘊，可針對客戶需求提供濕法+干法定制化解決方案。

6.3 干法電極技術(shù)可能是未來大圓柱電池和固態(tài)電池生產(chǎn)的最優(yōu)解

如正負(fù)極全部采用干法工藝，可將電芯成本進(jìn)一步節(jié)省。特斯拉曾在2019年花大價錢收購Maxwell，原因是馬斯克看中了該公司核心專利技術(shù)干法電極工藝的巨大潛力。例如近期先導(dǎo)智能披露成功向韓國頭部電池企業(yè)交付定制固態(tài)干法電極涂布設(shè)備，并獲得客戶高度贊賞。我們海內(nèi)海外團隊有10年以上的大圓柱電池和固態(tài)電池工業(yè)應(yīng)用積累，可針對無人機，人工智能，機器人，軍用，儲能客戶需求提供大圓柱電池和固態(tài)電池定制化解決方案。