重庆CIBF最大亮点：宁德时代首次公布全固态电池进展

由中国化学与物理电源行业协会主办的国际电池技术交流会/展览会CIBF于4月27日在重庆盛大开幕，14个展馆总面积近18万平方米，共计2200多家知名企业共同参展。同期举办了“先进电池前沿技术研讨会”、“新能源汽车及动力电池国际交流会”等4个高端行业峰会，多家机构、院士、专家、企业等分享了200多场精彩的学术报告。4月27日首日参观人数突破了10万人次，截止29日超过了25万人次，圆满收官。

本次重庆CIBF关键词毫无疑问就是固态电池，在目前如此内卷的市场下，大家对下一代技术以及下一波红利抱有很大期待的半固态、全固态变成了此次CIBF的新宠儿。

大部分企业分享了半固态的进展并且展出了样品，更让人惊喜的是，宁德时代首次详细公布了全固态的研发进展成为了此次技术交流会的最大亮点，Volta-plus带您详细解说一下发布内容的细节，此次重庆不虚此行。

参考Volta-plus分析的《半固态&全固态：差的可不是半点》

宁德时代首席科学家 吴凯 车用全固态电池研发及产业化进展

1、车用全固态发展背景

2030年全球的乘用车市场规模将突破8千万台，其中新能源汽车约4千万台，渗透率将达到50%，动力电池仍然处于高速发展阶段。消费者对新能源汽车及动力电池的要求及期待不断提升，相较于燃油车更希望新能源汽车可以兼顾高比能及高安全性同时满足。目前液态电解液的能量密度上线认为是350Wh/Kg，如果再往上提高能量密度的话为确保安全性就需要走固态开发路线。日韩在全固态专利领域已经走在前端，中国如果要保持新能源领先地位，必须迎头改善。

1、全固态电池开发路线及主要挑战

全固态电池一定是确保绝对安全性前提下最大限度提高能量密度，如果沿用目前液态体系的正负极材料，单纯只是从液态电解液替换成固态电解质的话虽然安全性能有所改善，但能量密度反而会降低，并且宁德时代已经确保了液态体系下的安全性可以得到很好的解决，所以宁德时代认为这不是一个主流方向。如果正负极体系改变，尤其是负极改成金属锂的话能量密度将提升40%，如果锂电池的能量密度提高了40%的话，继续用液态电解液将无法解决安全性，所以需要用固态电解质路线。

目前主流固态电解质分为氧化物、聚合物及硫化物（卤化物暂时归类到硫化物）等三种主流方向。要判断固态电解质方向需要从离子电导率、耐氧化还原性、制造安全及工艺便捷性、成本等角度去判断。首先聚合物虽然制造加工简便，但离子电导率低；氧化物电解质的电导率达到及格线，耐氧化耐还原性良好，但制造加工难度较大；硫化物及卤化物导电率非常好，加工也比较简便，但生产过程中产生硫化氢毒气，工艺复杂难度较大，成本较高。

没有一种固态电解质是十全十美的，宁德时代认为硫化物有望率先突破量产，但目前硫化物也面临非常大的挑战，主要有如下4个核心挑战。

挑战① 固固界面问题。正极及电解质间的固体界面问题，较硬的氧化物难度很大，比较软的硫化物电解质也要解决非常多的问题。金属锂负极或者合金在充放电过程中增加体积膨胀，导致固体间的界面损伤增加，影响循环寿命及倍率性能。

挑战② 金属锂负极需要解决的问题更多。充电过程中不均匀沉积导致锂枝晶，从而面临短路风险；放电过程中锂扩散变缓慢，导致空穴与极化现象，增加衰减风险。

挑战③ 硫化物固态电解质的空气稳定性和成本限制了大规模发展。硫化物电解质遇到空气中的水就会产生化学反应产生毒气，离子导电率将急剧下滑。固态电解质合成成本过高，量产制造及工艺尚未成熟，如果实现了量产后续要发力成本效率。

挑战④ 制造工艺不成熟。核心工艺在于固态电极和电解质成膜缓解，级片结构很大程度影响了电池的性能。湿法工艺存在电性能衰减问题，干法工艺膜片分散性、粘接剂均匀性等面临挑战。电芯内部有空隙缺陷，致密度低，级片边缘受压导致搭接短路。

1、宁德时代固态电池研发进展及思考

针对上述提到的4大核心挑战问题，宁德时代也分享了全固态领域的取得的进展和经验

进展① 正极界面的设计。高镍三元正极颗粒从多晶换成单晶材料，并且进行双层包覆，第一层无机氧化物包覆，抑制界面的反应，第二层固体电解质包覆，提升界面离子扩散。目前高镍三元正极克容量达到230mAh/g；研发的多功能的复合粘结剂可以稳定级片导电网络，复合正极实现6000次长循环稳定性（实验室使用巨大的压力下结果，后续在实际使用中低压力下正常工作是解决问题的核心点） 。

进展② 锂金属负极应用方案。变相自填充技术增强了电解质结构抑制了锂枝晶，锂金属临界电流密度提升至20mA/cm2；亲锂性界面层涉及给界面离子传输高速公路，锂金属负极循环平均库伦效率＞99.9%

进展③ 高稳定性低成本固态电解质。硫化物固态电解质进行疏水层包覆，在电芯封口前再去除疏水层，来提高空气稳定性。开发新型合成路线，降低Li2S材料成本，目前硫化物电解质价格每公斤5万元以上，合成后可以大幅降低量产成本。

进展④ 制造工艺。干法电极制备和等静压一体化成型工艺，建立10Ah级全固态电池验证平台。粘结剂从设计上内层、表层材料不同，内层设计硬一点，粘接需要刚度；表层设计软一些，缠住所有活性物质。

使用开发技术及生产的成熟度来看目前进展。技术成熟度（TRL）、工艺成熟度（MRL）分为9个等级， 宁德时代目前处在4级阶段，即技术定型及实验室环境下生产技术验证阶段，2027年预测可以提升到7~8级实现小批量试生产，9级大规模量产目前仍有很大困难，难度相当大，尚未规划。

结论：总体来看，宁德时代全固态电池虽然没有太多惊艳，但也是处于行业领先水平，并且发布的内容也比较实事求是，基本没有夸大其词。作为液态体系电池的头部领军企业，其实很难革自己的命，但如果想继续引领下一代锂电技术及地位，必须要不断自我超越。

本次首次较明确公布了全固态研发和量产时间，除了对自身过硬技术的自信以外，也是回应目前行业多家企业公布的全固态电池量产时间点。