东风汽车集团研发总院金玲：固态电池汽车产业化应用分享

由中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社共同主办，天津经济技术开发区管理委员会特别支持，日本汽车工业协会、德国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟、新能源汽车国家大数据联盟联合协办的第二十届中国汽车产业发展（泰达）国际论坛（以下简称“泰达汽车论坛”）于2024年8月29日至9月1日在天津滨海新区举办。本届论坛以“风雨同舟二十载 携手并肩向未来”为年度主题，邀请重磅嘉宾展开深入研讨。

8月30日“生态专场一固态电池技术发展与产业化挑战”中，东风汽车集团有限公司研发总院先进材料与先行技术研究中心固态电池高级经理金玲发表题为“固态电池汽车产业化应用”的演讲。

金玲从新能源汽车市场与行业背景、固态电池发展现状及量产预期、东风固态电池开发和整车应用进展三方面表达了观点。

东风汽车集团有限公司研发总院先进材料与先行技术研究中心固态电池高级经理 金玲

发展下一代动力电池固态电池必要性

从最早的1870年的铅酸电池，到中间的镉镍电池、锌锰电池、镍氢电池以及锂离子电池，和2020年之后出现的固态电池。从整个发展来看30年是一个周期，这个周期不仅包括技术的迭代，也包括工艺的迭代，让它能大批量应用。

电池的主要应用场景也从最初的消费电子应用到动力电池。从锂离子电池的应用来看，我国最早是在2009年左右，也是在行业学会、协会的领导专家的积极建议下，在国际上最早推动发布指导意见和国家政策，引导新能源发展。目前为止，中国应该是世界上发布指导意见和政策最多的国家之一。

从销量上来看，2015年中国的新能源汽车销量已成为全球第一。2013年、2014年的时候，我国新能源汽车销量是6000辆左右，到2022年的时候已经翻了1000倍，到688.7万辆，持续保持高速增长的态势。去年已经达到了949.5万辆，而且新能源汽车已经成为了出口的新三样，为我国经济做出了重要的贡献。

同时我们也可以看到新能源汽车的市场渗透率也持续稳步增长。再看市场占有率，前十大企业市场占有率已经达到了72.3%，而且这前十排名里面可以看到比亚迪，也就是中国的新能源汽车企业已经超过了合资企业，而不是像之前90年代合资刚引入的时候，市场上是合资车比国产车在消费者心中更受青睐。

消费者购买新能源汽车始终存在的焦虑是什么？第一是安全焦虑，第二是续航问题。新能源汽车经过这十来年的发展，随着电池技术的进步，中国新能源车续航大部分能达到300～500公里，或者是更高的续航里程。

对于续航里程的突破最根本的还是依靠动力源即动力电池，目前实现产业化的液态锂离子电池的能量密度极限是300Wh/kg左右，续航继续提升还需要电池进一步突破能量密度。

再从整体宏观的政府、行业的关注焦点来看，全力发展固态电池已经上升到国家战略的层面，包括美、日、韩等国都在做出相应的国家战略上的布局，中国也是在“十四五”期间明确提出要加快固态电池的研发。

因此，发展下一代动力电池固态电池，能提升电池的安全性，兼容高比容量的正负极，进一步打开能量密度天花板，也是下一代技术竞赛中的关键。当前，国内外整车企业、零件企业都在通过自研或者是联合开发实现布局，进入固态电池赛道，力争逐步实现固态电池大批量商业化。东风汽车目前在固液混合态或者是半固态方面已经有先行，蔚来、上汽等车企会陆续推出半固态车型。固态电池目前在技术和产品上还有些不成熟的地方，但是预计在2030年前后会进入商业化，并逐步具备经济性。

固态电池发展现状及量产预期

从动力电池发展路线来看，包括高能量密度路线，还有低成本路线，对于储能电池我们的观点是因为储能电池对体积和大小的关注度没有像整车那么重要，因为整车的内部是一个有限空间内，有限空间内我们始终希望能布置更多的电量，这样我们能实现更长的续航，所以对于动力电池还是会以磷酸铁锂和三元体系的为主。

从技术路线上来看，目前国内主要研究的是聚合物、氧化物、硫化物路线，但这三个路线其实各有各自的优缺点。聚合物路线的特点是柔韧性好，易大规模制造，但它的离子电导率相比其他几种电池是最低的。氧化物路线的离子电导率居中，但是它的难点是界面接触和柔韧性。硫化物路线是离子电导率最高的，但它的缺点是空气稳定性不好，会在生产制造中产生硫化氢等有毒气体。

所以对于三种路线它的成熟度也不一样，就像刚才讲到的欧美企业是聚焦聚合物路线，国内大多选择氧化物路线，如果想产业化，可能氧化物、聚合物复合的路线是最先能进行搭载验证的。

下面是讲到液态电池和固态电池的区别和优势，可以看到刚才说到了这种安全问题，它其实就体现在液态电池里面的电解液它是可燃的、有机的电解液，所以它易发生热失控，易着火，所以它的安全性确实和固态电池本质上存在差距，所以我们说固态电池是具有本征安全性，因为它中间是用的不可燃的固态电解质，具有高稳定性、高安全性，而且像固态电池它的热稳定温度也是要比液态的高。同时通过电解质和正负极的匹配，能实现更高能量密度，突破350Wh/kg。

对于固态电池从实验室到量产面临的四大挑战，我们认为主要包括四个方面：第一，高性能的正极材料，要开发高容量、高效率的正极材料；第二，复合电解质膜，开发出高电导、高强度、高界面稳定性的电解质膜；第三，高性能的负极材料，也是围绕着高容量、高材料稳定性来开发。第四，固态电池的工艺，工艺这一块涉及到聚合物、氧化物复合路线，它的工艺是能兼容部分目前的工艺，但是对于硫化物来说它的工艺需要更多的创新和突破。

东风固态电池开发及整车应用进展

东风是在2022年1月和赣锋锂业合作，推出了固液混合态的锂电池整车公告。我们目前的这几十辆固态电池的E70示范运营已经突破了180万公里，安全及质量都没有问题，同时我们也有大数据云平台在对这些车辆进行监控。

这部分的工作也是在集团整个“十四五”战略转型，还有研发总院史建鹏院长的领导下开展的突破。这项工作也是得到了国内包括中国汽车报、学习强国、湖北日报、汽车商业评论等媒体的多轮宣传，我们整个团队在新技术上的突破也是获得了全国的创新大赛的银奖。

对于固态电池的研发和应用搭载的推进，东风会从材料体系、电芯研发、整车集成设计方面一体化推进高比能固态电池的逐步成熟和整车应用搭载，实现我们1000公里的续航。

最后小结一下我们对整个固态电池的一个思考：

第一，汽车产业在电动化转型的背景下，市场和政策的双轮驱动，其实现在更多的是市场驱动，会使我们电池，特别是固态电池成为企业竞相布局的战略制高点。

第二，固态电池在材料和制备工艺方面还存在待突破的技术难点，随着技术进步和产业发展会有望实现大规模量产。

第三，东风在固态电池开发及搭载应用上已经有一定基础，我们将逐步实现我们固态电芯自主可控，迭代开发高比能固态电池产品，助力东风新能源跃迁。