主题:天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会
圆桌讨论时间:2023年2月23日
Q:全固态锂电池相对液态是否有不可替代的优势?能否更好解决安全问题?
A:全固态电池是否能替代液态，要看电化学性能是否达到液态锂电池的水平，目前还没有达到。全固态电池安全性肯定显著提高，现在没有理论上那么安全，但还是比液态安全很多，技术上还有很大改进空间。同时要在安全和能量密度中做一个折中，不能一味追求能量密度。
我从主机厂角度来谈:
1)全固态的优势是有希望做成高电压平台，非常有利于我们做整车高压平台，能够最大限度提升电池工作效率。
2)基于全固态电池的安全特征，可以做更高效的C2C集成技术，电芯不一定要追求最高的能量密度，但整车上系统的集成效率和续航能力会提高。
3)未来在北方的低温地区，全固态的加热效率会更高，有利于车在中国跨区运营。综上全固态还是较有潜力的。
全固态电池，站在客户的角度，未来前景还是要看综合性能和应用能力。安全性和能量密度优势是毋庸置疑的，能量密度提升是基于材料体系，不是因为液态电解质变成固态，如果仅仅换成固态电解质能量密度会下降，因为固态电解质较厚。提升能量密度的三条途径:高容量正极;高容量负极;减少非活性材料占比。过去做电池很大程度上在用更薄的隔膜，更薄的集流体来提升，现在考虑怎么把电极做厚，从而降低非活性材料占比。
再补充一点，全固态不一定要只聚焦能量密度，可以多从高功率方面考虑。丰田的硫化物全固态电池第一代ED并不是特别高，但功率做的很好，能很大缩短充电时间。如果电池充电像加油一样方便，5分钟充满，电池续航四五百公里就够了。所以里程焦虑可能是伪命题，其实也是充电时间焦虑。
我们投入这么大人力物力，最终想看到的是全固态在动力上的应用，这才是有价值的。小型电池不是我们追求的目标。所以我们真正需要的是，长寿命，高比能量，
本质安全。包括在应用过程中保持长时间的安全，这才是我们需要的，技术难度很大。
大家总是觉得全固态不能含有任何液体，我有个不成熟的想法，全固态是最终状态没有液体，但制作过程可以有。如果我用了原位固化剂把电解液固化，我认为也可以。我们觉得全固态完全干法制备最好，但我觉得要求很高，湿法制备在界面留一
些胶体我认为也可以，这是我不成熟的想法，供大家讨论。
Q:原位固态化技术的原理、优势和挑战?
A:原位固态化工艺过程是高效的，如果能获得综合性能良好的电池，这一技术就应该得到肯定。
原位固化具备抑制或解决大范围热失控的本征原理。传统液态电池电解液含量20%以上，很容易形成连续液相，一日发生内短路，很容易大面积热扩散，使电池燃烧爆炸。通过原位固化，里面已经没有特别连续的液相，即使局部发生内短路，也能有效抑制。就因为安全，所以可选择的正负极材料范围材宽，所以才能不断提升能量密度。
原位固化的工艺，不会增加特别难的设备或环境要求。引发剂的体系，整个体系的界面均匀性控制，还存在一些技术难点，但工艺上终究可以解决，这也是我们敢做350Wh/kg以上的高比能电池，且敢用于车上的基本原理。
Q:原位固化涉及导热，可能会不均匀，有些地方先固化了，有些地方没固化，这一难点怎么解决?
A:这一问题非常好，我们在原位固态化方面有好几年的经验，怎么让液态电解质均一的聚合，且要求分子量分布的非常均一，是很难的问题。特别是如果选择的聚合反应不是特别合适，电极材料是不是会独聚，隔膜会不会阻止聚合物链段增长都是挑战。原位固化聚合度比较小，会有很多小的液体或没有聚合的单体，所以我认为原位固化更倾向有机态的固液混合。此外如果分子量特别小时会扩散的特别严重，容易形成大量的SEI膜，使锂电池性能降低。但是如果我们能很好地选择和控制聚合反应，严格选取催化剂、催化条件，优化这一反应，原位固态化还是很有优势的。原位固态化的优势前面老师也讲过，核心是不用大幅改变目前液态的生产工艺。
我们做技术研究，发文章只用小样本，现实中聚合的怎么样还需要再深入探索。原位聚合的基础科学解决后，是否真正能得到放大和应用靠的是工艺和装备。
把热控制的很均匀，温度控制的很准确是很难的问题，因为边界条件很复杂。我们需要想一些巧妙的工艺思想，然后用大道至简的设备才有可能解决这些问题。不是没有解决方案，是跨界的东西要看怎么去想。
装备的发展，必须知道基础的理论核心，再顺着原理做装备开发，而不是为了开发而开发，要抓住要害。所以要找到巧妙的工艺思想，满足基础理论的研究，再找到
大道至简的设备实现，这是我们后段发明设备的核心思想。聚合有多种方法，我们可以一块上，热，电化学都可以上，原位聚合优点是兼容现有工艺设备，具有成本优势，但在界面上也有一些问题，刚刚说的热的不均匀性，短期内无法避免，电池里有铜箔铝箔，不同的电池材料，导热系数都不同，我们用烘箱加热时，不均匀性会特别严重，用加热板或极耳传热，可以缓解，但没法彻底解决。产品角度来说，如果按液态锂离子电池标准来管控，这一事情无法往下推进。现在聚合程度还没有准确的测度。但我的理解，只要控制在一定范围内，不影响性能，就可以接受。
D:为克服锂资源瓶颈，发展固态钠离子电池是否可行，有何优势或不足?
A:提到固态钠电池，我首先想到，电池如果固态组装，但真正运行的时候电极成
了液态，这还能否叫固态电池?如果工作时还是全固态，电池性能就比较差，如果工作时电极成了液态，工作能力就特别强。前面说的这种电池最具代表性的就是钠离子电池，在国外已经成功应用了10-20年，作为储能系统用于两三百个电站，而且很安全，仅有的一次燃烧事故发生在10年前，一个电站局部发生了燃烧。所以追求全固态电池是没错，某些场景固态电池具有优势，但某些方面，全固态电池目前的性能还达不到要求。总之这一问题很难绝对的回答清楚，就和锂电池一样，如果有一天全固态钠电池性能达到液态水平自然很好，但短期做不到。此外，电池使用过程过热未必是热失控，全固态过热也会带来新的安全问题。现在已经落地半固态电池，和我们追求的全固态电池还相差很大。而钠的体系和锂不同，钠熔点比较低，电解质可以用在液体电极上，而锂不行，所以我感觉固态用在钠上，和锂还是有一些差别。
我觉得锂离子电池和钠离子电池不是完全替代的关系。本来我们现在在解决锂资源
的困难的时候，已经有一些方法比如锂资源循环的技术去缓解锂资源紧张的问题。今天思皓新能源与中科海钠联合发布的这款行业首台钠离子电池试验车，非常适用于两人车或者是极速车，因为它能够把成本降下去。但同时它本身的技术依然存在着一些问题没有解决，所以锂电池和钠电池将来一定跟区域、应用场景互相协同的。
Q:适合固态电池的电芯构型选择圆柱、软包还是方形?制造工艺选择叠片还是卷绕?制备选择干法还是湿法?
A:其实不管是什么方式、什么结构都有涉及。但是这里有一个细分市场的难点。
圆柱电池的结构更难，因为软包、方形都可以在电池制备过程中做二次界面的处理，而圆柱电池没有二次处理。所以把圆柱做好，我们的电池工艺制造才真正做好。这里还有一个问题，在长寿命的角度上，圆柱的结构件能承受更大的压力。到底是做软包，铝壳还是做圆柱，一定要根据现有掌握的工艺能力来匹配。所以现在为什么说 4680 这么火，真正能把4680一致性做好，是我们国家整个电池行业面临的一个挑战。做成圆柱形也好，或者方形也好，取决于我们今后能否找到合适的材料。
Q:有报道称全固态 2025 年开始量产，也有报道称全固态电池2030年前很难量产，您支持哪一个说法?
A:我觉得这个问题更应该问在座的各位专家，各位学者。我们最早做过类似的预测，但真正还是要靠技术本身的进步。在量产的预测上，我们不妨大胆一点，因为整车也需要时间去做车型平台的规划，比如现在量产，并不是马上就可以拿过来用，也是有2到3年这样的周期，让主机厂做好充分的准备，把协同的时间缩短。我觉得这部分是我们可以重点关注的。
Q:怎么定义全固态电池?一点点液体都不含可能现在挑战比较大，怎么保证性能?
A:其实很难预测。不含液体的全固态，更多的是依靠技术进步，这点是很难预测的。我觉得其实你现在要去做一些批量的生产全固态电池，我相信也能做到。这里
面很关键的一个问题是，做的电池的综合性能不能支撑做市场。如果有市场驱动能力很强，那么成本高这些问题很快就不是问题。最重要的还是取决它的性能，
Q:东风有什么样的投资计划或者是大的未来的发展规划?
A:其实我们都在通过联合的方式去解决这一类的共性问题，因为它需要突破的是
从材料一体到整车上的一个全价值技术，不是哪一家企业独自去承担的，甚至还有科研界、学术界都在一起共同去发展。投资计划层面，对于整个东风来讲，已经进行了实操层面的大额投资。同时我们自己在内部还有这种全固态电池的预研团队和预研的一些项目，一般资助都在千万级以上，也是支撑我们去快速地掌握全固态电池技术的发展。以及刚才提到了我们的车型也会做好相应的设计开发的准备工作，
为我们的未来面向市场缩短周期。
Q:最后把电池材料复合包成软包时，怎么把他们紧密地合在一起?
A:一般有辊压和平压。辊压效果比较快，成型时也是不一样的。平压是面，辊压是线，产品效果不一样，我觉得这可能还要通过一些实验找到解决的方法。
