2025年5月15日,德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)等機構在《先進(jìn)能源材料》雜志發(fā)布研究成果,宣布開(kāi)發(fā)出一種由鋰、銻、鈧構成的新型復合材料,其鋰離子傳導速率較現有材料提升逾30%,創(chuàng )下新紀錄。這一突破不僅為固態(tài)電池性能提升提供了關(guān)鍵材料支持,也標志著(zhù)全球固態(tài)電池技術(shù)向商業(yè)化邁出重要一步。
一、技術(shù)突破:晶格空位構建鋰離子“高速公路”
1. 材料設計與性能提升
研究團隊通過(guò)用金屬鈧部分置換銻化鋰中的鋰原子,在晶體結構中精準構筑了特殊的晶格空位。這些微觀(guān)通道顯著(zhù)降低了鋰離子遷移的阻力,使其傳導速率提升30%以上,同時(shí)兼具優(yōu)異的電子傳導能力。相比此前需摻雜5種元素的鋰硫材料,新材料的制備工藝更簡(jiǎn)化,僅需添加鈧單質(zhì)即可實(shí)現高性能,且熱穩定性更高。
2. 技術(shù)優(yōu)勢與適用性拓展
該材料不僅適用于鋰銻體系,其原理還可擴展至鋰磷等其他系統。研究團隊已啟動(dòng)專(zhuān)利申請,并計劃通過(guò)規?;苽涔に囃七M(jìn)實(shí)際應用測試。其潛在應用領(lǐng)域包括固態(tài)電池電極添加劑和功能材料導電性能優(yōu)化,為高能量密度電池開(kāi)發(fā)開(kāi)辟新路徑。
二、產(chǎn)業(yè)共振:全球頭部企業(yè)加速布局
1. 技術(shù)路線(xiàn)多元化與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
全球固態(tài)電池技術(shù)路線(xiàn)呈現硫化物、氧化物、聚合物并行發(fā)展的格局。寧德時(shí)代采用硫化物+鹵化物復合電解質(zhì)體系,能量密度突破500Wh/kg,計劃2027年小規模量產(chǎn);比亞迪則聚焦“刀片固態(tài)電池”,體積能量密度較傳統電池提升40%,西安30GWh基地預計2026年建成。
2. 中國企業(yè)突破與市場(chǎng)應用
- 貝特瑞發(fā)布GUARD系列全固態(tài)電池材料解決方案,覆蓋高鎳正極、硅基負極及硫化物電解質(zhì),鋰碳復合負極材料已通過(guò)頭部數碼廠(chǎng)商驗證。
- 欣界能源推出全球首款高能量鋰金屬固態(tài)電池“獵鷹”,單體能量密度超450Wh/kg,針刺實(shí)驗實(shí)現“零起火”,并應用于億航智能eVTOL飛行器。
3. 量產(chǎn)時(shí)間表明確
主流車(chē)企如比亞迪、廣汽、長(cháng)安等計劃2026-2027年實(shí)現全固態(tài)電池裝車(chē)。上汽集團首款全固態(tài)電池“光啟電池”將于2027年落地,目標續航里程突破1200公里。
三、挑戰與未來(lái)展望
1. 成本與規?;y題
硫化物電解質(zhì)雖性能優(yōu)異,但規?;a(chǎn)成本仍較高。貝特瑞指出,硫化物材料需解決裝備升級和產(chǎn)線(xiàn)安全性問(wèn)題;三祥新材通過(guò)“液相燒結”工藝將LLZO粉體成本降至35萬(wàn)元/噸,為降本提供新思路。
2. 技術(shù)競爭與產(chǎn)業(yè)協(xié)同
日韓企業(yè)聚焦硫化物路線(xiàn),歐美多技術(shù)并行,中國則在氧化物和硫化物體系同步突破。頭部企業(yè)通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈整合加速技術(shù)落地,如贛鋒鋰業(yè)控股輝能科技,實(shí)現硫化物電解質(zhì)百?lài)嵓壛慨a(chǎn)。
3. 市場(chǎng)潛力與戰略意義
固態(tài)電池被視為新能源汽車(chē)、低空經(jīng)濟(如無(wú)人機、eVTOL)及儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。預計2030年全球市場(chǎng)規模將超2000億元,中國憑借材料創(chuàng )新和產(chǎn)能優(yōu)勢有望占據主導地位。
此次技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的雙重推動(dòng)下,固態(tài)電池正從實(shí)驗室加速駛向現實(shí)應用。未來(lái),如何平衡性能、成本與安全性,將是企業(yè)突圍的關(guān)鍵,而中國在全球新能源競賽中的角色也將愈發(fā)重要。