2024泰达论坛 | 于长虹：力神半固态电池技术创新实践

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。

在8月30日“生态专场一：固态电池技术发展与产业化挑战”中，力神（青岛）新能源有限公司副总经理、首席技术官于长虹发表了题为“引领固态科技 共建绿色能源——力神电池半固态电池技术创新实践”的演讲。

力神（青岛）新能源有限公司副总经理、首席技术官  于长虹  

以下为演讲实录：

各位领导，大家好！下面我来介绍一下力神在固态电池，特别是主办方指定的半固态电池领域上的一些技术创新的进展。

我主要从以下四个方面进行汇报。

第一，回溯半固态电池技术发展史

在新产业新能源汽车高速发展的当下，新能源汽车已经成为我们特别重要的一条赛道，已经引领全球市场的变迁。在“十四五”动力电池的技术路线规划上，也非常明确地列出了我们2025年到2035年高能量密度电池的发展目标，由350Wh/kg到500Wh/kg跃迁的发展。众所周知，液态电池很难达成这种战略目标要求。

整体固态电池较液态电池在安全性、能量密度都有非常好的跃迁发展，实现千公里续航的要求和实现电池本征安全的要求是我们必不可少的技术路线。

刚才金总也讲到，在固态电池领域上有很多突破的难点，无论是在技术上、工艺上、制造上，还是在整体技术跃迁的突破上，都有一些实实在在的挑战。

选用克容量更高的活性物质，可以实现我们400Wh/kg的水平，选用锂金属负极的电池也可以实现我们500Wh/kg的目标要求。但是在技术的突破和跃迁发展的同时，我们也体会到现在的难处，这就出现了我们半液态电池在产业阶段上的发展。

我们的半固态电池选用了固态电解质包覆和贫液的技术，相较于传统的液态电池可以实现更优的热稳定性和安全性。在性价比的磷酸铁锂的路线上，我们已经实现了市场上主流的技术发展，可以满足我们整车在整体的市场运行上、客户需求上的达标，目前已经实现了700公里的水平。

在高能量密度上的路线，现在也实现从我们高压的三元的方案走向高镍的路线，未来会向固态电池的路线去发展，特别是富锂或者是锂金属的方向持续发展和迭代。

整体上，我们整个半固态电池的技术跟液态电池技术路线是相当的，能量密度在300Wh/kg到400Wh/kg的水平上还是存在着非常显著的技术优势。但是，在半液态电池电芯的产品上和Pack的设计上，包括我们热的安全性等方面还存在着一些难点。

例如：在电芯层面上，我们电芯的结构现在基本上都是以软包的电芯结构为主，整体要转化成市场主流的方形的电池或者是圆柱的电池体积还存在一些设计和性能上的影响问题，此外还有电芯价格偏高的问题。

从Pack的层面上，第一方面是，Pack的成熟率还是我们的挑战，在半固态软包电池能量密度的优势在电池包上体现不明显。第二方面是，Pack经验的积累，相对于液态电池，我们对于电芯的预紧力、填充物的选择、电芯－电池包性能表现的差异等没有精准控制。第三方面是，整个热管理/热安全的设计上，散热的方案还需要定制化，我们热蔓延的预期都要实现进一步的调整和控制。

在半固态电池跟我们供应链上是大部分重合的，整体的工作原理是相近的，整体的制造工艺流程和设备，均能与我们传统的液态电池实现极高的重合，它具有高安全性、长寿命、高倍率和良好的经济性，也是我们整体固态电池这阶段蓬勃发展的一个契机，是固态电池产业化最佳的阶段性方案。

第二，洞悉半固态电池发展新趋势

整体的半固态电池技术发展的变化，从正负极活性物质表面采用包覆固态电解质+复合电解质+固态电解质涂层隔膜的组合方式，来增加本体的安全性，使得我们整个半固态电池在具备高能量密度和安全性的同时，能够兼顾良好的倍率性能和低温性能。整体的固态电解质技术的发展，也会围绕着聚合物+氧化物半固态的方式，向硫化物全固态的方向发展。负极也会从硅基负极走向金属锂负极的方向，正极也会逐渐拓展。

刚才金总已经汇报了，我们国内外和海外，全球都在布局固态电池的技术路线。国内主要是以半固态为主，全固态+半固态并行开发的路线在推进。欧美主要是以初创企业为主导，在金融市场和欧洲的一些车企实现多路线并行的发展。日本主要是以硫化物的电解质在布局，已经有20多年的积累，刚才也提到了丰田已经遥遥走在前列。

从满足整车长续航、高功率、高安全的性能角度，在超高能量密度方面满足续时里程的要求，我们三元体系从超高镍+粒度级的技术满足要求，在富锂锰基正极的方面上要实现气固界面改性技术的搭载，在硅碳负极材料上也要实现技术的应用。

在满足整车性能高功率要求方面，在三元的体系上，要实现三烧无水洗+降低阻抗的技术。在硅碳负极材料上，要实现固态电解质包覆的技术的应用，在导电技术上，要实现超导网络的设计，来实现点线面的应用。在安全方面也实现在三元体系上核壳结构，实现高熵掺杂包覆的技术。在电解质方面，也要实现原位聚合+固态电解质，隔膜上有一些应用涂层的技术。

第三，擎起力神半固态电池新标杆

力神在半固态电池和固态电池上都有所布局，要在全固态电池领域深耕。

下面，重点介绍一下半固态电池我们现在的应用情况。现在半固态电池已经实现了320 Wh/kg和350 Wh/kg的装车，也实现了低空无人机的应用和搭载。在更高能量密度372 Wh/kg和400 Wh/kg的水平在开发，先前已经跟行业做了报告，我们现在已经实现了402 Wh/kg半固态电池的突破。未来，想向更高能量密度的500 Wh/kg的技术上拓展，现在正在预研。

接下来，我从技术、产品、产业、生态四个方面来进行报告。

在技术上，围绕着高比能、长循环、超快放和快充技术上，以及高安全技术上，力神均有一些具体的预研和积淀。在克容量提升、抑制负反应和提高高镍正极结构的稳定性方面，我们采用了纳米级的修饰超高镍正极技术。在新型硅碳负极技术方面，构造了新型的独特硅碳结构，显著抑制了硅颗粒体积膨胀的问题。在高安全电解液技术方面，优化了我们溶剂和添加剂，提升了锂离子传输的速度，为电极“套上”了保护膜。在纳米导电的技术上，也实现了点线面多重纳米粒子的构筑超高效导电的网络，在一体化黏结剂方面实现了材料和工艺的改进，提升了浆料的加工性，提升了极片整体的柔性。在高效预锂化的技术上，应用了富锂材料来接触式的补充我们低首效负极的锂损失问题。在整体超薄高安全隔膜技术上，实现了我们超高温纳米离子的导电涂层，提升了锂离子的传输和安全性。在快离子导体技术上，包括轻量化技术上都实现了一定的应用和突破。

在产品上，历经了四代的开发，在第一代上我们实现了整体的性能的全面、更高的全能表现，实现了325Wh/kg的产品。整体的倍率放电的性能可以实现98.9%，支持10%到80%的SOC，25min的快充。在第二代350Wh/kg的产品上，我们也实现了循环寿命1200次@80%的水平，支持快充时间也是25min的性能，这两个产品都已经实现了应用。第三代我们要追求更高卓越的372Wh/kg技术的突破，要实现我们80%的时候循环寿命突破1000次，倍率放电性能实现91.2%的水平。在402Wh/kg的第四代产品上，要实现更高的能量密度的突破，现在已经实现了160度热箱的性能，之前也在行业上进行了宣传和推广。整体的两款产品在我们2吨级eVTOL飞行器上进行了搭载，实现了续时里程250.3公里的世界巡航的纪录，在“天津号”的太阳能车上也进行了示范，助力了我们电动航空器和电动汽车这个领域的发展。

在产业上，上中下游的产业链上实现了完整和成熟，通过整体半固态电池技术的拉练，可以持续供应锂离子电池的生产。下游产业现在正在加快多路线的布局和技术的更新迭代，在整体的客户端，不管是低空经济的企业，还是我们整车企业，也都在关注半固态电池的发展。整体的需求规模还是比较大的，特别是助力我们低空经济的发展和高端旗舰车型的搭载和应用。现在，力神在配合相应的整车企业和低空飞行器的企业在做一些半固态电池的搭载和应用，包括更高能量密度计划的推进。

在生态上，我们与原材料供应商企业、科研院所、高校等12家单位签订战略合作协议，共同合研和攻克超高镍热稳定性及结构稳定性差、富锂锰基电压衰减、硅基负极膨胀、固态电解质电导率低、复合涂层隔膜透气性差等技术难题，为半固态电池产业化进程贡献力量。

第四，共创半固态电池发展新篇章

一方面，力神是国家锂离子电池的研究工程技术中心和国家企业的技术中心，我们力争发挥我们两个中心的引领作用，构建我们产业的孵化平台。在持续整合学术资源、完善专家库上，要搭建我们院士牵头的电池专业的技术委员会，助力整体中国电池产业的发展。搭建我们跨学科的创新平台，打造我们技术方向引领、技术资源集聚、技术团队凝聚的央企的技术平台，也是完成国资委对力神的要求。

另一方面，就是围绕着我们固态电池的前瞻技术，提前谋划布局我们产业链的资源，在下一代固态电池的产业路线上，继续赢得我们的主动权和话语权，来打造我们中国制造的新优势。从液态锂电产业链和全固态锂电产业链上，我们可以找到一些共性的产业资源，实现我们整体的资源可控。

现在，我们多家的车企都在工业部的链主企业上进行承接，也发布了一些电池上车的计划，我们力神会跟我们整车企业和飞行器的企业联手，在未来的2026年、2027年实现我们固态电池的技术和半固态电池的技术来搭载应用上车。在飞行器上，也是我们发展的方向，综合考虑能量密度和价格的因素，预计半固态电池将在航空领域率先实现突破，未来10到15年时间将会迎来爆发式的增长。

最后，我想再谈几点畅想。

第一方面，共治标准。在低空经济的领域，我们也是刚刚实现国家倡导的发展。未来，也希望联合我们整体的电池的行业的同仁，包括我们低空飞行器的同仁，一起来把我们整体的固态电池、半固态电池的行业标准进一步完善。

第二方面，共用技术。在引用先进材料、优化电芯与Pack结构，以及电池系统集成方面实现技术上的共享共用。

第三方面，共筑产业。避免低水平同质化发展，共同构建创新引领、技术领先、公平竞争、有序扩张的产业发展格局。

第四方面，共建生态。共建整体半固态电池和固态电池的生态圈，来建设完善我们整体的电池未来的发展产业，奋力实现国家“双碳”战略目标。

感谢大家，以上内容，有不当之处大家批评指正。