2025年5月16-18日，以“智啟中國(guó)知產(chǎn)新紀(jì)元，開(kāi)創(chuàng)全球汽車(chē)新格局”為主題的2025中國(guó)汽車(chē)知識(shí)產(chǎn)權(quán)年會(huì)在湖北省武漢市成功舉辦。大會(huì)期間，中汽創(chuàng)智科技有限公司全固態(tài)電池強(qiáng)項(xiàng)目組總監(jiān)黃曉在固態(tài)電池IP發(fā)展論壇發(fā)表了圍繞“全固態(tài)電解質(zhì)及電池體系研發(fā)實(shí)踐”精彩演講。

以下為演講實(shí)錄：

非常感謝。我的報(bào)告分成兩部分，一是全固態(tài)電池行業(yè)現(xiàn)狀，二是我們公司的研發(fā)進(jìn)展，主要是給各位知識(shí)產(chǎn)權(quán)從業(yè)人員提供從原材料到電芯制備全產(chǎn)業(yè)鏈或者全技術(shù)鏈宏觀的理解。

首先為什么要開(kāi)發(fā)全固態(tài)電池，如何讓三元實(shí)現(xiàn)鐵鋰級(jí)別的安全性，這是電池研發(fā)領(lǐng)域非常重要的趨勢(shì)。從液態(tài)做到全固態(tài)，不僅僅是形態(tài)創(chuàng)新上的重要方向。從電池形態(tài)途徑可以看到，液態(tài)鋰離子電池到半固態(tài)電池、全固態(tài)電池到高比能全固態(tài)電池的差異性。對(duì)于半固態(tài)而言，本質(zhì)上是利用現(xiàn)有固態(tài)電池的特性，對(duì)液態(tài)鋰離子電池做改進(jìn)。而全固態(tài)電池，在科學(xué)上、結(jié)構(gòu)上甚至工程上，還有產(chǎn)業(yè)的工藝上面，都跟半固態(tài)和液態(tài)差距非常大，這里面會(huì)產(chǎn)生從大量基礎(chǔ)科學(xué)、組分等跟知識(shí)產(chǎn)權(quán)有關(guān)的案例。

全固態(tài)電池技術(shù)路線，本質(zhì)上跟電解質(zhì)體相關(guān)，從聚合物、氧化物到硫化物、鹵化物、硒化物電解質(zhì)。其中聚合物和氧化物更偏向半固態(tài)體系，聚合物在高溫下會(huì)變成液態(tài)有流動(dòng)性，氧化物在產(chǎn)業(yè)上已經(jīng)應(yīng)用了。

以下是國(guó)內(nèi)外在全固態(tài)電池行業(yè)的大致信息。豐田、日產(chǎn)、日立造船更早開(kāi)展相關(guān)研究，日立造船跟動(dòng)力電池企業(yè)不同，基于固態(tài)電池可適應(yīng)真空和高溫的特性，與日本航天局進(jìn)行了合作。中國(guó)國(guó)內(nèi)自從2024年國(guó)家108專(zhuān)項(xiàng)出來(lái)以后，固態(tài)電池方面發(fā)展一日千里，積累了大量的技術(shù)。

全固態(tài)電池核心的痛點(diǎn)在于兩個(gè)部分，電解液可以實(shí)現(xiàn)無(wú)死角浸潤(rùn)，而固電解質(zhì)只是部分包裹?；瘜W(xué)層面上，電解液經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，無(wú)論是對(duì)石墨負(fù)極的CEI還是對(duì)正極的SEI都比較穩(wěn)定，但是全固態(tài)界面反應(yīng)惡化。

我們也做了全固態(tài)電池在中國(guó)和日本之間的產(chǎn)業(yè)鏈全方位分析對(duì)比。從最開(kāi)始的原材料來(lái)看，凡是跟液態(tài)電池相關(guān)的，中國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈，無(wú)論是知識(shí)產(chǎn)權(quán)還是技術(shù)儲(chǔ)備都是遙遙領(lǐng)先全球。但是最關(guān)鍵的硫化鋰層面跟日本差距較大。

電解質(zhì)材料硫化物中國(guó)和日本有一些差距，鹵化物國(guó)內(nèi)相對(duì)來(lái)說(shuō)差距小一些。日本人99年就開(kāi)始做硫化物研究。正負(fù)極材料是中國(guó)液態(tài)電池的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，但是固態(tài)電池負(fù)極方面無(wú)論是技術(shù)還是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面中國(guó)比較弱。從技術(shù)角度來(lái)思考，我們跟日本之間的差距源于時(shí)間上的差距，日本人畢竟做了20年，我們從23年才開(kāi)始起步，所以還存在一些差距。

全固態(tài)電芯這塊，日本已經(jīng)開(kāi)始測(cè)試，我們明年才有機(jī)會(huì)做模組測(cè)試。全固態(tài)電芯特別缺的情況下，系統(tǒng)集成和利用自然而然就沒(méi)有電芯可用。最上游的原材料到最后的系統(tǒng)集成以及整車(chē)應(yīng)用，每個(gè)鏈條都會(huì)配套比較專(zhuān)用的特殊設(shè)備，設(shè)備的設(shè)計(jì)也會(huì)產(chǎn)生大量知識(shí)產(chǎn)權(quán)的需求。中國(guó)的裝備制造業(yè)確實(shí)非常強(qiáng)，我們目前與日本之間的差距，除了干法煉制有一些差距，主要在于自動(dòng)化產(chǎn)線有一定差距。

全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)是目前成本非常高，從硫化鋰到大容量電芯，硫化鋰市場(chǎng)單價(jià)2塊錢(qián)到5塊錢(qián)每克，1瓦時(shí)的成本是2毛錢(qián)到5毛錢(qián)。電解質(zhì)材料工藝成本非常高，所以市場(chǎng)價(jià)格很貴，這個(gè)成本之下對(duì)全固態(tài)電芯而言是沒(méi)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的。從硫化鋰到最后的電芯來(lái)看，工藝環(huán)境的要求特別高，技術(shù)門(mén)檻也比較高，導(dǎo)致整套成本是非常高。

做個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，全固態(tài)電池1個(gè)形態(tài)創(chuàng)新可兼顧高比能和高安全；2個(gè)核心難點(diǎn)，物理層面上充分接觸很難，另外化學(xué)層面上確實(shí)存在界面惡劣負(fù)反應(yīng)；2大產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)，材料成本高，工藝難度很大；中日差距應(yīng)該要重視，從硫化鋰一直到最后的自動(dòng)化產(chǎn)線。

全固態(tài)研發(fā)進(jìn)程方面，中汽創(chuàng)智開(kāi)展了專(zhuān)利分析，發(fā)現(xiàn)核心技術(shù)和技術(shù)專(zhuān)利多由日本企業(yè)持有，專(zhuān)利布局方面日本企業(yè)形成非常強(qiáng)烈的專(zhuān)利墻。相對(duì)而言在中國(guó)又是專(zhuān)利布局聚焦的地區(qū)，布局?jǐn)?shù)量世界第一。未來(lái)在材料和全固態(tài)電芯產(chǎn)業(yè)化方面有訴訟的話，在國(guó)內(nèi)訴訟，本土企業(yè)可能有一定的優(yōu)勢(shì)。

中汽創(chuàng)智的專(zhuān)利布局，在硫化物方面是防守型的。積極布局的還是鹵化物電解質(zhì)和配套的電芯制造工藝，我們認(rèn)為下一階段主要方向是鹵化物電解質(zhì)，因?yàn)榱蚧飿O致安全沒(méi)有辦法達(dá)到，難度比較大。

中汽創(chuàng)智在全固態(tài)電池關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面，從原材料一直做到大容量電芯，主要是以研發(fā)為主。原材料從硫化鋰、氯化鋰一直做到硒化鋰，硒的電解質(zhì)比硫化鋰的優(yōu)勢(shì)在于，二氧化硒是固體材料，而二氧化硫是氣體材料，在熱失控的時(shí)候所有硫都會(huì)變成氣體，把整個(gè)電池?fù)伍_(kāi)。

中汽創(chuàng)智硫化鋰基本上用的是鋰+硫的方法，我們采用了純度最高的反應(yīng)方法，其他方法可能存在一氧化碳、二氧化碳和水的殘留。當(dāng)然這個(gè)反應(yīng)比較激烈，我們也算過(guò)熱反，比TNT爆炸的熱反更高，所以每次控制的難度都非常大。我們硫化物電解質(zhì)粗粉實(shí)現(xiàn)了LPSC公斤級(jí)批次制備。

鹵化物電解質(zhì)是以國(guó)聯(lián)發(fā)表的論文為基礎(chǔ)，在我們實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了濕法工藝的制備。亞微米是開(kāi)發(fā)超薄電解質(zhì)膜和正負(fù)極膜材料的基礎(chǔ)，必須要做到細(xì)化，硫化物而言相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較可控的，鹵化物控制難度比較大，所以鹵化物未來(lái)的方向還是要嘗試做干法。

電解質(zhì)膜實(shí)現(xiàn)了濕法和干法工藝，初始膜50微米，等靜壓后是30微米，日本可以做到10-20微米，本質(zhì)上是電解材料的差距。

正極膜活性占比到85%，難度比較大，日本人的首效是90%，活性物質(zhì)占比90%，我們還需要繼續(xù)努力探索。負(fù)極膜我們達(dá)到了98%的活性物質(zhì)占比，半電池抽檢相對(duì)比較穩(wěn)定，目前技術(shù)方案提交效果不錯(cuò)。

硫化物全固態(tài)電池，正極副反應(yīng)內(nèi)阻比較大。90%SOC情況下，我們做了很多努力，暫時(shí)還沒(méi)能通過(guò)針刺測(cè)試。隨著電解質(zhì)技術(shù)的提升，電解質(zhì)越做越好，可能針刺性能會(huì)有所提升。

做個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，這次分享主要是對(duì)全固態(tài)的思考，我們找到了硫化物、硫化鋰的全鏈段關(guān)鍵技術(shù)路徑，未來(lái)將繼續(xù)求真基礎(chǔ)科學(xué)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈段、正視試驗(yàn)結(jié)果、砥礪制程工藝、突破全固技術(shù)?，F(xiàn)在不論是是國(guó)聯(lián)，還是寧德時(shí)代、比亞迪，都做出了硫化物軟包，也做了一系列的針刺測(cè)試。我們?cè)陔娊赓|(zhì)方面跟日本有很大的差距，安全性確實(shí)存在問(wèn)題。當(dāng)然也不是沒(méi)有方法，我們可以持續(xù)改進(jìn)電解質(zhì)，提升針刺的安全性。