“安全性与效率双提升的全固态电池,从电动车延伸至机器人与航天”[K产业,未来设计者们]
(4)Lee Jeongbeom LG能源解决方案项目负责人
用单一固体电解质
取代原有液体电解质与隔膜结构
安全性与耐久性实现突破性提升
更注重完成度而非速度
电动化版图将超越电动车扩展
有望成为能源安全的核心动力
全固态电池正崛起为下一代电动车市场的“游戏规则改变者”。围绕技术成熟度与量产时间点的竞争也进入全面展开阶段。尤其是硫化物系全固态电池,被视为能同时兼顾安全性与能量密度的核心技术,正受到业界高度关注。
在 LG能源解决方案负责全固态电池开发的 Lee Jeongbeom LG能源解决方案主管(下一代电芯硫化物全固态电池项目负责人·照片),在近期采访中梳理了全固态电池为何被称为“下一代电池”,以及要跨越到真正量产阶段仍需攻克的课题。
他在首尔大学化学生物工程系完成本硕博连读课程期间,一直从事锂离子电池电极材料研究。自2017年加入 LG能源解决方案以来,他长期深耕电池材料与电芯设计全领域,是一名电池技术专家。尤其是2020年之后,他专注于硫化物系全固态电池开发,从正负极设计、固体电解质材料到电芯结构开发,覆盖全流程开展研究,显著提升了技术成熟度。自2022年起,他又参与与美国加州大学圣迭戈分校(UC San Diego)的联合研究,同步推进全固态电池技术验证。目前,他作为相关项目负责人,负责确保量产可行性的核心研究工作。
他指出,全固态电池的本质在于“电解质的变化”。现有锂离子电池采用液体电解质与隔膜分离的结构,而全固态电池则用一体化的固体电解质来取代这两者。该主管表示:“仅凭这一项变化,就能将电池的安全性与耐久性提升到完全不同的水平。”
这种技术进步并不只是简单的性能提升。掌握全固态电池主导权,被视为国内电池产业从追赶者彻底转变为引领者的关键转折点,也是作为国家战略资产、强化能源安全的核心动力。驱动这一变革的核心,是电池结构本身的根本性差异。
在实际结构中,固体电解质既是离子迁移通道,同时还承担隔膜的作用。由此可以从结构上减少液体电解质中常见的漏液、气体生成与起火风险。他解释称:“传统电池在高温或长期使用时,内部压力会升高,而全固态电池可以从根本上抑制这一现象。”
这种结构性变化也直接带来性能提升。由于隔膜被取消,可以填充更多活性物质,同时冷却与保护结构得以简化,从而提高能量密度。他强调说:“在相同体积下,可以存储更多能量的结构。”
选择硫化物体系的背景在于“性能”和“工艺性”这两大支柱。他将其极高的锂离子电导率、能够实现接近现有液体电解质水平的输出性能,视为最大优势。同时,这类材料相对柔软,能更充分地确保与电极的接触面积,这一点也有利于大面积生产工艺。
开发工作正在从“可运行”阶段迈向“量产”阶段。关键在于能否在实际生产环境中稳定再现同等性能,而就电池这一产品特性而言,在大规模生产中尽可能缩小质量差异,被视为最大课题。
无负极全固态电池采用无负极材料、由锂金属直接形成的结构,其核心竞争力在于能量密度的拓展潜力。随着安全性与性能同步提升,可进一步简化冷却与保护结构,车辆设计自由度也将提高。续航里程增加与电池寿命延长,有望减少充电次数并降低维护成本。不过,如何确保界面稳定性与降低制造成本仍是尚未解决的难题,目前正通过表面涂层与干式电极工艺等手段加以应对。
干式工艺是在不使用有机溶剂的情况下制备电极的一种方式,这项技术能够简化工艺流程、减轻环境负担并提高生产效率。他判断,这项技术今后将成为获取量产竞争力的重要变量。作为硫化物系全固态电池核心指标的离子电导率与界面稳定性也在快速改善。他表示,团队已实现世界顶尖水平的离子电导率,并通过功能性涂层持续降低界面阻抗。
量产战略的着力点更多落在“完成度”而非“速度”上。他强调:“在实现高性能的同时,还要把价格控制在市场可以接受的水平”,目前正集中精力打造具备真正竞争力的产品,而非急于推进商业化。
全固态电池的影响力将远超电动车领域。这位主管表示:“全固态电池是国家间技术领导权竞争的核心领域之一”,“电动化版图将从电动车进一步扩展到机器人、航空、航天等多个产业。”
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