以下內容根據現場演講精簡

【硫化物全固態電池產業化進展和挑戰——比亞迪股份有限公司動力電池創新研究中心副總監潘儀】

尊敬的董會長，各位新老朋友下午好，感謝聯盟邀請，我們硫化物這個方向也是持續得到聯盟關注支持，包括一些主要的單位的支持。這次就想分享一下我們在硫化物產業化方面的最新進展和挑戰。

硫化物固態電池方向關注度很高，上下游投入也很大，路線的目標很好，但是困難也很多，我們相信很多困難應該是有共性的，就希望找一些共識也找一些合作機會。目前行業發展的趨勢，國外早一些，我們目前觀察總的來說，國外這些，包括日本的，歐洲的這些單位，也處於一個從實驗室，小試線，往產業前期轉化的階段，我們也在關注最近一兩年當中他們投入也在增大，包括最近一些報道，德國兩家有些進展，日本有些裝車的報道，有些參數出來，然後日本有一些最新的規劃出來，我們覺得值得關注的一點是商業宣傳之外，他們是不是真正意義上在一些技術瓶頸上取得突破，這個是值得高度關注的。

國內的情況這一兩年明顯有加速度，這裏面有些推動力，加快進展同時，我們的觀察還是會分成這麼幾個階段，從當前產業化驗證的階段到下一步要進行一定的示範的應用期，到再下一步拓展，我們現在聽到很多好消息，很多友商也有陸續報道發佈出來，我們相信現階段還是要去在這個產業化驗證週期當中解決好路線當中的一些重要問題，從材料到設計到工藝。

各個路線剛剛幾位都做了分享，我們相信這三個路線應該是在比較長週期當中並存的，從性能角度來看，硫化物的體系關注度會高一點，當然也包括一些硫化物和一些體系組合，可能有一些細微差別大差不差，我們的產業化還是有限硫化物爲主，也有硅基負極核鋰金屬負極的路線，我們希望在產業化過程當中，先綜合地滿足車輛跟客戶的需求，作爲引導來考慮一個比較均衡的指標。

從進展看，這個材料的角度，特別是硫化物電解質角度，進展是比較快，各家路線趨同，硫銀鍺礦的Li6PS5Cl體系，加入鹵素摻雜，像大顆粒離子電導率早已>10 mS/cm，小粒徑的最近觀察，最近國內突破也很快（此前日本水平~4 mS/cm，現國內普遍達到或超越該水平），這裏面值得一提的就是這個系統性開發方法，特別是AI的應用，從計算當中篩選機會，高通量的實驗進行驗證落地，這套方法我們現在看是行之有效的，也得到了像南科大這些單位的支持。

在界面上有很多科學問題跟科學認識突破，現在我們真正意義上跟電池產業化，產品開發結合在一起，十個界面識別我們是兩年之前做的，最開始我們關注的小界面會多一點，但隨着產品推進，發現這裏面各個界面，其中絕大部分對我們產品性能都確實有影響，從小界面到大界面，到一些電子界面，不管離子導還是電子導，還是副反應控制都有影響，在這些認知基礎上，也是得到很多合作單位在這個基礎研究上支持，怎麼樣做固固界面改性，力電耦合優化，更好的等靜壓緻密度的工藝、更好的包覆等等，還是看到這些問題都是有望解決的，也有一些進展。

這是我們電池一些樣品實現，實現從1Ah到20Ah、60Ah、80Ah樣品開發，面向產品化與裝車設計，也遇到很多問題，這個技術層級之間的銜接還是有很多挑戰，怎麼樣從電池需求、材料的需求，從固固界面狀態，電化學體系跟電池設計製程當中參數組合，又從電芯性能當前狀態，其實現在模組跟系統是向電芯讓步的狀態，當然也會反向給電芯提出要求，能不能用更小壓強做，能不能實現更好一致性，工作溫度等，在1Ah上有好的性能，80Ah上覆現出來也不容易，有很多設計參數在裏面。

這是產線一些情況，這條線是從液態中試線改出來的，大體上80%的設備都是可以沿用的，大概10%是新增的工藝，10%是在原有基礎上改裝的，總的來說跟液態線的兼容性，還是大部分可以兼容的，當然這個當中怎麼樣控制安全和露點，這個是非常關鍵，我們也建立一套自動監控的系統，這條線目前每天可以小批量地產出這個電池，當然現階段還是發掘問題發現問題，提升優化爲主。包括上游一些關鍵材料放大，這是一些進展。

我們從模具電池開始，探索化學體系，從1Ah實現，到中試級電池、到電池系統，這裏面很多的問題是隨着放大過程中發現暴露出來的，材料層級看最突出兩方面挑戰，體積變化，這也是跟界面穩定性有關的問題，當我們要追求更高能量密度的時候，比如說正極更高的鎳，負極更高的這個容量，這些挑戰都存在一個能量密度和體積變化以及微觀界面破壞這麼一個矛盾，這是一個比較突出的矛盾，我們要從比如350Wh/kg往400Wh/kg走，這裏面從材料角度，還有很多矛盾的挑戰。

另外一塊就是界面副反應，目前看正負極都有，而且其中一部分的元素成分是會加劇這個副反應，對我們電池壽命包括儲存，包括循環都還有一些挑戰，當然也有一些應對措施，從結構設計、摻雜角度去控制它的體積變化，通過表面成分跟包覆去優化界面副反應，這個也是希望同很多上游企業一起協同，進一步推這些改善。

我們看看電解質的挑戰和需求，一個要有比較精準的功能化，適應不同材料，電解質層和電極層需要的電解質特性不一樣，正負極不一樣，甚至包括不同的正極，或者不同的負極，這個需求都不一樣，主要是這幾個因素，粒徑，適配，特別是跟正負極材料適配以及電解質自身的顆粒適配，副反應控制、楊氏模量適配，總的來說還是希望電解質軟一點，表面特性適配，當然還有基礎的高離子電導率和高的穩定性。

第二塊提升能量密度也好，長期來說降低成本也好，都有一個電解質降量的問題，一個是複合電極的電解質用多少比例，正極最低降多少，負極最低降到多少，這裏面會有一個極限問題，跟這個拓撲學有關係，如何堆積，離子電導和電子導怎麼樣優化，這是一個挑戰，另外一塊電解質層厚度，這塊目前還存在比較突出的矛盾，通過降厚度可以提升能量密度，降低阻抗，降低成本，但是這裏面對工藝的挑戰，對電解質本身配方挑戰很大，因爲薄了以後很明顯短路率會高，自放電會大、強度會降低。

另外一塊設計跟工藝，特別是製程的，這裏面提到液態電池差異的點，包括形變的問題，像極片電芯邊緣形變，電池做大了以後，這樣的形變還是會帶來很多風險和隱患，怎麼樣處理好邊緣形變問題，怎麼樣做Overhang區域的精準設計，包括厚度補償技術，另外一塊當我們批量走的時候，發現短路的問題是比較突出，我們在一些批次上面可以做到很低短路率，個位數，但是也會有波動，這種波動不光影響製程良率，而且有長期使用的風險隱患，我們不希望電池在車上，在系統當中發生內短路問題，這個環節的控制和液態電池同樣關鍵，甚至難度更大，因爲我們知道它的邊緣形變特殊性，電解質層和隔膜是不一樣的，這裏面應對措施很清晰，但是怎麼實現，裏面有很多機會和挑戰，邊緣的防護也好，電解質層品質，高強度，零缺陷，包括全流程的控制，還有一個挑戰是液態電池可能之前更沒有想到的點，這個均勻性的問題，因爲現在總的來說，我們在降工作壓強，但是還是需要一定的壓強保證全固態電池工作，這個時候厚度分佈到應力分佈到容量發揮，這組的映射關係，這個對電池製程也是提出更高要求，怎麼樣提升厚度一致性，或者有沒有一些壓強補償的機制。

然後我們全固態電芯帶來的一些新的特徵，也會直接影響到系統的設計的調整，包括我們要在提供足夠壓強情況下，怎麼樣降低它的重量，實現一個足夠系統能量密度，比如電芯做到400Wh/kg，系統能做到多少，這有一個壓強實現跟輕量化的矛盾，現在也是取得了一些進展，包括這個過程當中當中一些形變，斷面平整度的問題，另外在系統當中一致性，在模組和PACK層級的一致性，這個我們發現它對系統發揮的影響是很大，包括力的一致性、溫度場的一致性，我們發現它對系統發揮的影響是很大，因爲我們現在應該大部分的單位做的硫化物還是需要一定的工作溫度，略高的35-45的溫度性能會明顯提升，那麼在PACK可以實現這樣的溫度，但是怎麼樣實現這個溫場，這也是一個挑戰。所以我們也是這個方向，做重點投入之前，做了很多的第一性原理的長期的展望，前面也發佈過這些觀點，長期來說，我們認爲這個成本也是可以做下來的，性能從第一性原理角度，能量密度、壽命，壓強的這個範圍都有希望提到一個可以跟液態電池PK的水平，這個路徑比較長，預期27年希望小範圍的示範運行，到30年逐漸成熟了以後，做這個市場拓展。這個過程希望得到聯盟各個兄弟單位，包括整個產業鏈更多的合作和支持，來推進這個全固態電池特別是硫化物全固態電池產業化的推進。謝謝大家!

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