在9月14日“綠色化新方案專題論壇：固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化與下一代電池技術(shù)布局”中，蜂巢能源科技股份有限公司董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新發(fā)表題為“蜂巢能源固態(tài)技術(shù)演進(jìn)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程”的演講。

蜂巢能源科技股份有限公司董事長(zhǎng)兼CEO 楊紅新

以下為演講實(shí)錄：

今天我的報(bào)告將主要從產(chǎn)業(yè)化角度，分享蜂巢能源的一些思考。大家可能注意到，最近資本市場(chǎng)非常活躍，固態(tài)電池板塊集體大漲，涉及材料、設(shè)備及電池企業(yè)，這一概念異常火熱，仿佛一夜之間固態(tài)電池就要進(jìn)入千家萬戶。

從產(chǎn)業(yè)實(shí)踐來看，蜂巢能源源于長(zhǎng)城汽車，延續(xù)了低調(diào)務(wù)實(shí)的風(fēng)格。我們?cè)诠虘B(tài)電池研發(fā)領(lǐng)域已投入多年，積累了諸多成果，但對(duì)外發(fā)布較少，更多的是穩(wěn)步推進(jìn)最具產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)路徑。今天借此機(jī)會(huì)，與大家分享蜂巢能源對(duì)電池技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的看法。

無論是液態(tài)還是固態(tài)電池，本質(zhì)上都屬于鋰電池范疇。經(jīng)過幾十年發(fā)展，部分領(lǐng)域已進(jìn)入成熟階段，有些則從政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還涌現(xiàn)出諸如低空經(jīng)濟(jì)、人形機(jī)器人等新興應(yīng)用場(chǎng)景。未來還包括航空航天、深海探測(cè)等領(lǐng)域，鋰電池的應(yīng)用邊界正在不斷拓展。不同階段、不同政策驅(qū)動(dòng)下的新興領(lǐng)域，所需的技術(shù)路線和解決方案不盡相同。就固態(tài)電池而言，它更可能率先在哪些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用？結(jié)合產(chǎn)品成熟度分布，我們認(rèn)為新興領(lǐng)域有望成為其真正商業(yè)化應(yīng)用的先行場(chǎng)景。

在汽車領(lǐng)域，全面應(yīng)用可能尚需時(shí)間，預(yù)計(jì)會(huì)從示范運(yùn)營(yíng)逐步起步。目前，蜂巢能源正重點(diǎn)以半固態(tài)技術(shù)為切入點(diǎn)，推動(dòng)在低空領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的落地，也已承接若干來自大型公司的低空飛行器及人形機(jī)器人相關(guān)項(xiàng)目。

鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展從液態(tài)到固態(tài)，我們認(rèn)為應(yīng)分為三步走。首先，“深化當(dāng)下”是指液態(tài)電池仍有巨大的提升空間。目前我們?nèi)悦媾R諸多知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，以及新一代產(chǎn)線和超級(jí)工廠的迭代挑戰(zhàn)。例如，磷酸鐵鋰電池需進(jìn)一步改善低溫性能，三元電池則需增強(qiáng)高溫?zé)岱€(wěn)定性。這并不意味著液態(tài)技術(shù)已經(jīng)停滯，也并非大家都把精力轉(zhuǎn)移到固態(tài)電池。

今年，包括蜂巢在內(nèi)的多家公司即將量量密度達(dá)195Wh/kg的磷酸鐵鋰電池，明年計(jì)劃量產(chǎn)200乃至205Wh/kg的產(chǎn)品。三年以前，磷酸鐵鋰還被認(rèn)為難以實(shí)現(xiàn)快充，而今年5C快充磷酸鐵鋰已走向市場(chǎng)，明年6C快充磷酸鐵鋰也有望實(shí)現(xiàn)。因此，深化當(dāng)下、鍛造中國(guó)液態(tài)鋰電池的全球競(jìng)爭(zhēng)力，仍是重中之重。與此同時(shí)，我們也要“攻堅(jiān)中期”、布局未來。中國(guó)在低空經(jīng)濟(jì)、人形機(jī)器人等新興領(lǐng)域已展現(xiàn)出引領(lǐng)態(tài)勢(shì)，以半固態(tài)電池為產(chǎn)業(yè)化突破口，作為中期攻堅(jiān)的“橋頭堡”，中國(guó)企業(yè)應(yīng)力爭(zhēng)率先搶占高端和新興市場(chǎng)。而全固態(tài)電池，我們認(rèn)為是未來需要突破的方向，一旦實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨越，將開啟能源存儲(chǔ)的新紀(jì)元。

全固態(tài)電池仍面臨諸多待解難題，除王博士剛才提到的技術(shù)難題之外，還包括產(chǎn)業(yè)鏈成熟度、產(chǎn)線可制造性以及量產(chǎn)工藝等問題。綜合行業(yè)與企業(yè)判斷，我們認(rèn)為堅(jiān)持以產(chǎn)業(yè)實(shí)際為基礎(chǔ)，通過“三步走”的路徑推進(jìn)，才能更加穩(wěn)健可行。

深化當(dāng)下液態(tài)電池的價(jià)值與經(jīng)驗(yàn)，并不意味著它與未來的半固態(tài)或全固態(tài)電池缺乏銜接。實(shí)際上，二者之間存在非常強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。例如，近期中國(guó)許多電池企業(yè)與整車廠越來越多地采用短刀疊片電池，包括蜂巢能源研發(fā)的熱復(fù)合疊片技術(shù)，這些工藝實(shí)際上可以為半固態(tài)和全固態(tài)電池的未來量產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。若這類關(guān)鍵技術(shù)未能持續(xù)突破，未來固態(tài)電池的量產(chǎn)仍將面臨工藝、設(shè)備和產(chǎn)線方面的重大挑戰(zhàn)。

接下來，我將分享蜂巢能源對(duì)半固態(tài)技術(shù)發(fā)展的思考與定位。首先，我們認(rèn)為半固態(tài)電池仍屬于過渡性產(chǎn)品，將重點(diǎn)在高端及新興領(lǐng)域快速普及。除了顯著提升安全性之外，它還能夠改善制造良率并優(yōu)化全生命周期的質(zhì)量表現(xiàn)。我們擁有實(shí)際數(shù)據(jù)支持，半固態(tài)電池在生產(chǎn)過程中， Hi-Pot測(cè)試的短路率大幅降低，生命周期中的壓差故障率也顯著下降。即便成本略有增加，其在整個(gè)生命周期內(nèi)所帶來的收益仍非常可觀，具有重要應(yīng)用價(jià)值。不過，半固態(tài)目前僅作為過渡產(chǎn)品，如果我們對(duì)產(chǎn)線進(jìn)行全面顛覆和重復(fù)投資，則可能帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。

我們的解決方案是，在不改變現(xiàn)有產(chǎn)線的前提下，直接利用當(dāng)前產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池的量產(chǎn)，聚焦高端細(xì)分市場(chǎng)，逐步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，并分階段提升能量密度。目前半固態(tài)電池技術(shù)主要分為三大類，分別是正極包覆、摻混技術(shù)，凝膠半固態(tài)技術(shù)，以及半固態(tài)涂覆技術(shù)。其中涂覆技術(shù)又可細(xì)分為兩類，一類是正極涂覆，另一類則是蜂巢獨(dú)創(chuàng)的電解質(zhì)隔膜轉(zhuǎn)移涂覆技術(shù)。這幾類技術(shù)路線各有其優(yōu)勢(shì)與不足。

我們的技術(shù)切入點(diǎn)，是在保障安全性的同時(shí)，高度強(qiáng)調(diào)產(chǎn)線兼容性，力求無需改造產(chǎn)線、不新增額外投資，即實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。我們已攻克兩大關(guān)鍵技術(shù)難題：一是創(chuàng)新開發(fā)了膠液配方，該膠液涂覆于隔膜上，實(shí)現(xiàn)在特定溫度與壓力條件下與基材的良好結(jié)合及極性調(diào)控；二是將電解質(zhì)層通過溫度與壓力從隔膜轉(zhuǎn)移至正極表面，這一工藝可直接在現(xiàn)有液態(tài)產(chǎn)線上完成。我們針對(duì)不同工藝與性能需求，自主開發(fā)了配套膠液體系，實(shí)現(xiàn)在特定溫壓條件下高達(dá)90%的轉(zhuǎn)移效率。

第二項(xiàng)突破是定制了仿生梯度熱壓技術(shù)，以應(yīng)對(duì)極片不等厚結(jié)構(gòu)，確保不同厚度區(qū)域仍保持均勻的轉(zhuǎn)移效率。目前我們可實(shí)現(xiàn)90%的整體轉(zhuǎn)移率，并由此帶來多項(xiàng)量產(chǎn)效益，電池在生命周期中的壓差異常率降低6%，產(chǎn)線短路不良率下降10%，加工精度提升50%。與另兩種技術(shù)路線相比，我們的方案可實(shí)現(xiàn)100%的產(chǎn)線兼容。

目前，該技術(shù)正在方殼電芯上進(jìn)行開發(fā)驗(yàn)證。采用高鎳硅負(fù)極體系，屬于能量密度不算特別高的一類半固態(tài)技術(shù)，但具備良好的成本優(yōu)勢(shì)。基于上述理念，我們將率先量產(chǎn)第一代產(chǎn)品。盡管第一代產(chǎn)品能量密度僅為270Wh/kg，但已規(guī)劃以2.5GWh年產(chǎn)能配套寶馬，并于今年11月實(shí)現(xiàn)C樣量產(chǎn)線的批量設(shè)置。與此同時(shí)，我們同步開發(fā)了面向量產(chǎn)的360Wh/kg軟包電芯，已正式送樣某央企的低空飛行器項(xiàng)目，預(yù)計(jì)今年實(shí)現(xiàn)首飛。我們計(jì)劃在2026年實(shí)現(xiàn)第一代半固態(tài)電池的量產(chǎn)爬坡，并推進(jìn)第二代400Wh/kg半固態(tài)電芯的開發(fā)；到2028年，將推出第三代450Wh/kg的半固態(tài)電芯。

通過差異化技術(shù)布局與應(yīng)用場(chǎng)景策略，我們以多代產(chǎn)品并行開發(fā)的模式推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，較低能量密度產(chǎn)品面向車載市場(chǎng)快速量產(chǎn)，較高能量密度產(chǎn)品則聚焦eVTOL等低空領(lǐng)域。以上所提及的半固態(tài)電池技術(shù)，均以直接量產(chǎn)為目標(biāo)進(jìn)行開發(fā)。

全固態(tài)電池目前仍面臨巨大的量產(chǎn)壓力，正如王博士所說，尚有許多技術(shù)挑戰(zhàn)亟待突破。但我們認(rèn)為，一旦實(shí)現(xiàn)突破，它仍將是動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的終極技術(shù)路線，具備安全性和超高能量密度的潛力。當(dāng)前全固態(tài)電池仍存在界面問題與制造工藝難題。盡管近期多家鋰電設(shè)備公司股價(jià)大漲，并推出了所謂“全套固態(tài)電池量產(chǎn)設(shè)備”，實(shí)際上相關(guān)工藝和設(shè)備遠(yuǎn)未成熟，距離真正量產(chǎn)仍有很大差距。目前全固態(tài)電池的成本遠(yuǎn)高于液態(tài)電池，即便兩三年后，預(yù)計(jì)仍會(huì)有5–10倍的差距。因此，如何實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并控制材料成本，仍是產(chǎn)業(yè)化面臨的核心問題。

蜂巢能源早在2022年就推出了20Ah硫化物全固態(tài)電池，是中國(guó)首家研制出該容量級(jí)別全固態(tài)樣品的公司。但我們并未過多宣傳，因?yàn)槲覀兩钪杩朔睦щy依然巨大。

在探索固態(tài)電池批量制造路徑時(shí)，必須考慮到全球已形成的巨大產(chǎn)能現(xiàn)狀，目前主要以卷繞工藝為主，疊片其次。真正實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的穩(wěn)健制造，需從根本上解決力與界面問題，而疊片工藝正是解決這類問題的有效技術(shù)路徑。尤其在應(yīng)對(duì)高應(yīng)力工況時(shí)，卷繞工藝難以處理卷角位置的受力問題，因此我們?nèi)哉J(rèn)為疊片是制造全固態(tài)電池的最佳工藝方案。

但需注意，并非所有疊片工藝均適用。傳統(tǒng)疊片方式，其流程復(fù)雜、效率有限。由于全固態(tài)電池與現(xiàn)有液態(tài)產(chǎn)線無法兼容，其量產(chǎn)必須在材料迭代的同時(shí)實(shí)現(xiàn)工藝重構(gòu)，打造極簡(jiǎn)制造流程以降低成本。我們定義熱復(fù)合疊片為固態(tài)電池量產(chǎn)最優(yōu)工藝，該技術(shù)可將轉(zhuǎn)印、模切、疊片、靜壓等四工序集成為一道工序，大幅精簡(jiǎn)工序。傳統(tǒng)等靜壓工藝生產(chǎn)效率低，不具備大規(guī)模量產(chǎn)可行性；而熱復(fù)合疊片可實(shí)現(xiàn)在線加熱與生產(chǎn)同步，生產(chǎn)效率提高一倍，具備良好的工程可行性。

全固態(tài)電池的開發(fā)涵蓋多項(xiàng)需突破的領(lǐng)域。蜂巢能源在借助行業(yè)資源協(xié)同開發(fā)的同時(shí)，也堅(jiān)持自主創(chuàng)新，包括開發(fā)專用正極材料，例如可實(shí)現(xiàn)1200次循環(huán)、容量為220mAh/g的正極，以及自研硫化物電解質(zhì)。目前我們開發(fā)的硫化物電解質(zhì)在-45°環(huán)境中暴露4小時(shí)后，仍能保持93%的離子電導(dǎo)率。眾所周知，硫化物對(duì)水極為敏感，空氣中暴露時(shí)間越長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致性能衰減并釋放硫化氫等有害氣體。因此，提升其環(huán)境穩(wěn)定性與電導(dǎo)率，是行業(yè)共同攻關(guān)的焦點(diǎn)。

此外，我們已完成20Ah全固態(tài)電芯的開發(fā)，其能量密度達(dá)380Wh/kg，循環(huán)壽命為450次。我們也制定了明確的發(fā)展時(shí)間表，同步推進(jìn)硫化物與聚合物相結(jié)合的混合電解質(zhì)技術(shù)，以及高空氣穩(wěn)定性的電解質(zhì)體系。面向量產(chǎn)，必須解決固態(tài)電解質(zhì)在大氣環(huán)境下的穩(wěn)定性問題，否則將嚴(yán)重制約落地可行性，尤其在有害氣體控制方面面臨巨大挑戰(zhàn)。

提升空氣穩(wěn)定性仍是下一階段研發(fā)的關(guān)鍵重點(diǎn)。蜂巢能源目前正在開發(fā)第四代疊片技術(shù)，當(dāng)前量產(chǎn)應(yīng)用的是第三代熱復(fù)合疊片技術(shù)，而新一代疊片工藝將兼顧固態(tài)電池的量產(chǎn)需求。我們計(jì)劃于2028年開發(fā)出70Ah以上、能量密度達(dá)到500Wh/kg的全固態(tài)電池。

在此對(duì)以上內(nèi)容做一總結(jié)。正如開頭所說，作為一家面向產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，我們不僅要解決技術(shù)問題，更要統(tǒng)籌考慮固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化路徑。因此，我們制定了相應(yīng)的規(guī)劃圖。我們始終堅(jiān)持以高端乘用車為突破點(diǎn)，推進(jìn)半固態(tài)電池量產(chǎn)；同時(shí)以eVTOL為應(yīng)用切入點(diǎn)，開展更高能量密度半固態(tài)電池的示范驗(yàn)證，并逐步從eVTOL延伸至全固態(tài)電池的開發(fā)，這是蜂巢當(dāng)前規(guī)劃中具備較高產(chǎn)業(yè)化可行性的發(fā)展路徑。

對(duì)于全固態(tài)電池在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，我們?nèi)猿种?jǐn)慎態(tài)度。盡管研發(fā)工作在持續(xù)推進(jìn)，但從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程來看，我們始終保持審慎布局。

以上是我的報(bào)告內(nèi)容。從液態(tài)電池到固態(tài)電池，確實(shí)還有很長(zhǎng)的路要走。目前中國(guó)在這一領(lǐng)域已逐漸走在世界前列，國(guó)家政策大力支持，企業(yè)也在持續(xù)投入。我們希望中國(guó)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)能夠以構(gòu)建新生態(tài)的方式，形成更堅(jiān)實(shí)、更強(qiáng)大的體系。