从张涛研究员最近的演讲,看上海洗霸固态电池技术的过人之处

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好久没看到张涛研究员出来演讲,这次他又来了

2025年8月8日,张涛研究员在青岛做了题为《固态电池的前世今生及未来》的演讲,主要内容如下。

张涛分析,2024年全球固态电池市场规模在5GWh-10GWh区间,根据行业预测,2025年预计将达到15GWh,而中国在其中占比份额达70%。到2030年,全球固态电池市场规模预计将达270GWh,计算下来年复合增速将会在78%。

其中,在动力电池领域,固态电池渗透率还比较低,目前小于1%。预测到2030年能够达到10%。对于不同的应用场景,其渗透率也不一样。对于低空经济的飞行器以及机器人等新兴行业,固态电池的渗透率将更高。

技术路线上,亚洲对硫化物电解质关注较多,硫化物占比达到50%以上,其次为氧化物、聚合物。北美偏重聚合物路线,选择聚合物路线的企业占比接近一半,其次为有机-无机复合电解质、氧化物。欧洲方面更关注氧化物、聚合物路线。

技术迭代上,张涛分析,固态电池迭代路径可分为4个阶段:首先,半固态电池+硅负极,减少电解液含量的同时,逐步使用硅基负极替代石墨负极;其次,全固态电池路径,使用纯固态电解质替换半固态电解质和隔膜;然后,应用锂金属负极路径;最终是应用新型正极,如:富锂锰基、高压镍锰酸锂、超高镍材料等。

具体来看,材料研发方面,如何实现电解质材料的稳定性和在固态电池中的界面适配性是关键。

一、上海硅酸盐研究所近年来取得了一些关键核心技术,以氧化物和卤化物固态电池为例,对于材料惰性问题,研发了锂供体反应技术,即把表面的碳酸锂转化为钴酸锂、锰酸锂甚至三元等活性材料,再和正极进行掺混,把一个异质的界面变成一个同质的界面,从而提升固态电池的性能。

二、在卤化物电解质材料方面,重点进行降本工作,用廉价的氯离子替代卤化物电解质里面的一个成分,把成本降低10%以上,同时还可以提高它的电导率以及它的氧化定位

三、电池研发上,上海硅酸盐研究所通过将固态电解质的粉体和离子液体和聚合物的单体材料进行复合,形成包覆结构之后把无机的固态电解质相互连接,同时采用适合于固液混合的化学工艺,最终做成半固态电池,磷酸铁锂0.2C的循环可超1,000次,小软包循环可超2,000次。氧化物全固态电池方面,可以实现在1C倍率下稳定循环1,250次,容量保持在93%。

四、此外,硫化物全固态电池与锂金属是稳定的,但在正极时,存在高压不稳定性,可以采用卤化物在正极三元表面包覆,然后和硫化物的电解质进行复配,或中间用硫化物的固态电解质,正极和硫化物之间做卤化物的界面,这是目前做全固态的主要路线。

“当然,固态电池最终会呈现多元融合跨路径的创新。”张涛介绍,“不要把路线之间分得那么清楚,实际就是拿来主义,像氧化物聚合物和卤化物用于电池正极,可兼顾离子导电率、高压稳定性、机械强度和柔性。”

另外,从固液混合电池到全固态电池,需要全面技术突破,可能并非一个自然过渡的线性过程。借鉴锂离子电池事业发展所经历的三个阶段,探索、开发、市场,固态电池已经经过了探索阶段,半固态已经进入到初步的市场阶段,全固态电池目前还处于开发阶段的中后期或者说已进入后期。

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下面我们来逐一分析一下,他提到的四点技术在行业处于什么水平。

第一、锂供体反应技术解决界面惰性问题:处于行业领先水平

该技术将异质界面转化为同质界面,直接针对固态电池中氧化物/卤化物电解质与正极界面阻抗高的核心痛点。目前,行业主流方案是用界面涂层(如Al₂O₃、Li₃N)或复合电解质,而张涛提出的“原位转化”思路从根本上消除界面惰性层,理论上更彻底。可能实现更高效率的阻抗优化,属于材料界面工程的创新突破,技术路径具有独特性和前瞻性。

二、卤化物电解质降本与性能提升:处于行业先进水平

卤化物电解质因依赖稀土/铟基原料,成本高,张涛研究员的技术在降本基础上同步优化电化学稳定性,兼顾经济性与性能,与松下宁德时代等企业的卤化物研发方向(低成本+高稳定性)高度契合,直击卤化物电解质商业化的核心瓶颈,属于产业化导向的关键技术突破,成本控制能力达到行业先进水平,其商业化前景非常光明。

三、半固态与氧化物全固态电池循环性能:半固态达到行业量产级水平,全固态处于世界一流水平

半固态电池:磷酸铁锂体系0.2C循环超1000次、小软包超2000次,性能行业领先。其核心创新在于“无机固态电解质-离子液体-聚合物”复合包覆结构,解决了固液混合体系的离子传输与界面稳定性问题,工艺兼容性强,具备量产潜力。

氧化物全固态电池1C倍率循环1250次容量保持率93%,印象中,这是团队第一次公布容量保持率,大超预期,显著优于行业水平。目前氧化物全固态电池因刚性结构导致界面接触不良,循环寿命多在500-800次,如美国氧化物明星企业QuantumScape1C循环800次左右容量保持率90%左右,丰田2024年原型电池循环寿命约1000次孚能科技第三代氧化物固态电池1C倍率循环1000次容量保留88%,由此可见,这个技术已经处在世界一流水平。

四、硫化物-卤化物复合界面设计:处于行业主流研发前沿

针对硫化物电解质与高压正极的界面不稳定性,采用“卤化物包覆正极+硫化物电解质复配”或“卤化物界面层隔离”方案,是当前硫化物全固态电池的主流技术路线。与松下亿纬锂能等企业的研发方向一致(如松下2024年专利采用卤化物-硫化物复合电解质),技术路线成熟度高,属于行业第一梯队的研发策略,具备规模化应用潜力。

总结:与上海洗霸合作的上硅所张涛研究员在固态电池材料界面工程、成本控制、循环性能优化等方面技术均处于行业领先或国际先进水平。

$上海洗霸(SH603200)$ #固态电池#