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冠宇准固态动力锂电池项目成功通过验收

由珠海冠宇电池股份有限公司牵头承担的广东省重点领域研发计划项目“准固态动力锂电池的研发与产业化应用”顺利通过广东省科学技

由珠海冠宇电池股份有限公司牵头承担的广东省重点领域研发计划项目“准固态动力锂电池的研发与产业化应用”顺利通过广东省科学技术厅专家组验收。该项目联合哈尔滨工业大学、中科院青岛生物能源与过程研究所等5家科研单位,攻克准固态电池产业化核心技术,推动我国准固态电池产业化进程取得重要进展。

项目团队成功突破解决固体电解质膜卷对卷制备技术、高面容量电极低阻抗界面构筑技术、基于原位聚合固态化界面融合的准固态单体电池制备技术、准固态动力电池失效机制、准固态电池健康状态实时检测及管理技术等关键技术;完成准固态动力电池单体和PACK系统的开发,并实现装车示范应用。各项指标均达到任务书指标要求,专家组一致同意项目通过验收。

准固态和半固态电池的区别

准固态和半固态电池是固态电池发展过程中的两种过渡形态,主要区别在于电解质中液态成分的含量、结构设计及性能表现。

液态电解质含量

半固态电池,液态电解质占比通常在 5%~10%,电解质形态多为 凝胶状 或 固液混合(如液态电解质浸润多孔固态材料)。特点是保留部分液态离子的高传导性,但安全性较传统液态电池有所提升。

准固态电池,液态含量更低(<5%),电解质主体为固态(如聚合物、氧化物或硫化物基材料),仅在电极与电解质界面处存在微量液体润湿层。特点是更接近全固态,但需少量液体优化界面接触。

结构设计

半固态,通常采用 多孔固态电解质膜 与液态电解液结合,或通过 凝胶化技术 将液态电解质固化,形成类似果冻的质地。优势是在制造工艺与现有液态产线兼容度高,成本较低。

准固态,以 致密固态电解质层 为核心,通过纳米涂层或界面修饰技术减少液态残留。部分设计采用 预锂化技术 补偿界面阻抗。对固态电解质成膜工艺(如压片、烧结)要求更高。

性能对比

指标

半固态

准固态

能量密度

较高(~300 Wh/kg)

更高(~400 Wh/kg以上)

安全性

优于液态,但仍存在热失控风险

接近全固态,热稳定性显著提升

循环寿命

较长(2000+次)

可能因界面问题略低(1500-2000次)

成本

较低(工艺改动小)

较高(新材料/工艺需求)

应用场景

半固态,优先用于 消费电子、储能系统,逐步渗透至 中低端电动汽车(如蔚来ET7的半固态电池包)。

准固态,瞄准 高端电动汽车、航空航天 等对能量密度和安全性要求极高的领域,如丰田、QuantumScape的布局。

技术难点

半固态,需平衡液态含量与安全性,优化凝胶电解质的机械强度。

准固态,解决固态电解质与电极的 界面阻抗 问题,降低制造成本。

随着全球能源结构向清洁化转型,新能源汽车产业进入高速发展阶段。动力电池作为电动汽车的核心部件,其性能直接决定了车辆的续航能力、安全性和成本。当前,液态锂离子电池技术已接近理论极限(能量密度约300 Wh/kg),且存在电解液泄漏、热失控等安全隐患。固态电池(包括准固态电池)因其更高的能量密度(理论可达500 Wh/kg以上)、安全性(无液态电解液)和长循环寿命,被视为下一代动力电池的主流方向。

中国作为全球最大的新能源汽车市场,政府通过《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》等政策明确支持固态电池技术研发。广东省作为国内新能源产业集聚区,通过重点研发计划推动关键技术攻关,珠海冠宇项目正是响应国家战略、抢占技术制高点的典型案例。

珠海冠宇的技术定位,珠海冠宇是国内领先的锂电企业,消费类锂电池市占率全球前三。此次准固态电池项目的突破,标志着其从消费电子向动力电池领域转型的战略升级,同时推动我国在固态电池产业化进程中缩小与日韩企业的差距。

核心技术创新点:

固体电解质膜卷对卷制备技术传统固态电解质膜制备依赖间歇式工艺,效率低且成本高。冠宇团队通过卷对卷(R2R)连续化生产技术,实现电解质膜厚度均匀性(±1 μm)和良品率(>95%)的提升,为大规模量产奠定基础。

高面容量电极低阻抗界面构筑技术采用纳米复合涂层(如Li₃PO₄修饰层)与3D多孔电极结构设计,将电极-电解质界面阻抗降低至15 Ω·cm²以下,解决了固态电池界面接触差导致的性能衰减问题。

原位聚合固态化界面融合技术通过原位聚合工艺在电极表面形成柔性聚合物层(如聚环氧乙烷基电解质),实现电极与电解质界面的化学键合,提升离子传输效率(离子电导率>1×10⁻³ S/cm)。

失效机制与健康状态监测技术基于电化学-热耦合模型和阻抗谱分析,构建了准固态电池的失效预警系统,可实时监测电池内部枝晶生长和界面退化,将电池寿命预测精度提高至90%以上。

能量密度:项目组开发的准固态电池单体能量密度达到350 Wh/kg,接近宁德时代第三代CTP技术的液态电池(约250 Wh/kg),显著优于QuantumScape的早期原型(2021年数据为320 Wh/kg)。

安全性:通过针刺、过充测试(GB/T 31485-2015标准)无热失控,热稳定性较液态电池提升200%。

循环寿命:1C充放电条件下循环1000次容量保持率>80%,与丰田全固态电池(2023年测试数据)基本持平。

63件发明专利覆盖全产业链:

材料层:电解质成膜工艺、复合正极材料;

制造层:原位聚合设备、电池封装方法;

应用层:BMS算法、热管理设计。

29篇SCI论文中,5篇发表于《Advanced Energy Materials》(IF=29.7)等顶刊,核心成果包括:1.提出“梯度固化”电解质界面构建理论(被引超200次);2.开发基于机器学习的电池健康状态预测模型(准确率>92%)。

材料体系限制:硫化物电解质对湿度敏感(需控制在露点-40℃以下),导致产线改造成本增加;

快充性能不足:3C充电效率下容量衰减速率较液态电池高15%。

国内对手:清陶能源(已建成1 GWh准固态产线)、卫蓝新能源(蔚来ET7搭载半固态电池);

国际对手:丰田(计划2027年量产全固态电池)、Solid Power(与宝马合作开发硫化物体系)。

技术发展路线

短期(2025年前):以准固态电池(电解质含量50-70%)为主,应用于高端乘用车和无人机;

中期(2030年):全固态电池实现商业化,能量密度突破400 Wh/kg;

长期(2035年后):锂金属负极+固态电解质组合成为主流,推动电动汽车续航突破1000公里。

半固态是液态向固态过渡的“改良型”,侧重实用性与商业化;准固态则是全固态的“预备形态”,技术更前沿但挑战更大。两者共同推动固态电池从实验室走向市场,未来可能长期共存于不同应用场景。

珠海冠宇准固态电池项目通过“政产学研用”协同创新模式,在关键材料、制造工艺和系统集成领域取得突破性进展。其技术成果不仅填补了国内准固态电池产业化空白,更为全球固态电池技术路线提供了中国方案。未来需进一步降低制造成本、完善供应链生态,以在激烈的国际竞争中占据领先地位。