北京
固态电池具有高安全和高能量密度的双重优势，被业界公认为是极具发展前景的下一代技术，包括中国、欧美、日本、韩国等都在大力布局。实际上，固态电池并非新鲜的概念，但是为何多年来迟迟无法大规模量产应用，问题的关键是什么?太蓝新能源一直在思考这个问题。
图为重庆太蓝新能源北京研究院院长梁世硕演讲
在日前举行的第九届动力电池应用国际峰会(CBIS2024)“赋能商用车电气化转型”主题论坛上，重庆太蓝新能源北京研究院院长梁世硕应邀出席，并作主题为《固态电池在商用车等领域的应用探索》的演讲，向与会嘉宾介绍了太蓝新能源在固态电池领域独特的创新研究成果。
01
无隔膜固态锂电池技术
在电池技术快速迭代过程中，如何平衡能量密度和安全之间的矛盾，是每个锂电人都在思考的问题。长期以来，业界为提升电池安全做了大量的研究工作，其中做得更多的是“加法”，包括在材料端的隔膜进行涂附，添加阻燃剂等;在电池包增加气凝胶、云母片、钢结构件等提升安全性。
“传统‘加法’的解决方案，能量密度和安全是翘翘板的两端难以兼顾。”梁世硕指出，因为真正给电池提供能量的物质是活性物质，而为了增加电池的安全性无限地增加层层防护后，就使得活性物质在电池里的占比越来越低，不能提供能量的物质占比越来越高。所以不能靠“加法”提升安全性能，必须要换一个思路。
从第一性原理出发，太蓝新能源提出了要进行“范式革命”，转换一种新的世界观，提出全新的“4321”技术路线，在固态电池上大胆做“减法”。
“4”是指传统液态电池的四大主材(正极、负极、隔膜、电解液);“3”是把中间最薄弱的部件隔膜去掉，只留下正极、负极、电解液，此为太蓝最先实现产业化、无隔膜半固态电池的产品阶段;“2”是把电解液完全去掉，只剩下正极和负极，就是行业熟知的全固态电池阶段;“1”最后将不提供物质能量的负极去掉，只留下提供能量的正极，这是未来太蓝无负极全固态电池产品阶段。
如何能够实现无隔膜，太蓝新能源有两个创新。梁世硕介绍道，首先是材料创新，用极片复合固态电解质层替代普通隔膜，“厚度只有几微米，同时具有非常好的韧性，可以适用卷绕和叠片两种工艺，离子电导率达到1.5mS/cm，优于市面上常见的氧化物固态电解质电导率”。
二是工艺创新。据梁世硕介绍，太蓝新能源经过多年的研究，成功实现了原位亚微米工业制膜技术(ISFD)突破，精度控制可以达到亚微米级，良率达到99%以上，并且这种技术已经可以实现量产。
行业周知，隔膜的功能有两个，一是电子绝缘，使正负极电子不能通过;二是离子导通，正负极离子可以通过隔膜的孔进行传输。梁世硕表示，太蓝新能源采用的极片复合固态电解质，可以同时具备这两项功能，因此能够创造性地推出无隔膜固态锂电池技术。
02
更安全、成本更低
业界发展固态电池，更多的期望是获得更高的能量密度，同时拥有更高的安全性能。太蓝新能源认为，安全是固态电池的第一使命，只有固态电池或者半固态电池才能够做到更好的安全性能，才能让消费者在市面上放心地接受和应用。
梁世硕介绍，对于无隔膜半固态电池产品，太蓝新能源做了多项极限安全测试。在挤压测试中，挤压到60%形变量，仍然能保持安全;在过充测试中，充电最大电压达到19V，仍然不起火，“因为固态电解质层能够抑制锂析出，即使有少量锂析出，固态涂层也有非常好的机械强度”;在高温测试中，200℃环境下，电池能够保持不起火不爆炸。
“未来我们的全固态电池没有电解液，电池能够承受的温度会超过200℃、250℃，甚至更高。基于正负极材料的特性，我们把电池里最容易起火的两个元素——电解液和隔膜去掉后，电池的耐温性能会有更高表现。”梁世硕进一步解释道。
除了安全问题，业内对成本也非常关注。太蓝新能源无隔膜半固态电池一方面减掉了隔膜，另一方面减少了电解液，在材料上实现超过10%的成本下降。而且，全固态电池电解质具有更宽的电化窗口，能够兼容各类具有更高克容量、更高电压的正负极材料，从而实现更宽能量密度范围，适应于电动汽车、储能、低空经济、便携产品等各种领域。
据梁世硕透露，太蓝新能源将在2025年实现无隔膜半固态电池小批量生产和样包开发，2026年实现装车试用。全固态电池方面，2025年将完成体系开发和原型验证，2026年实现对低空飞行领域产品小批量生产，2027年实现乘用车示范性应用。
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