诺达智慧 总经理 江国龙: 半固态圆柱电池技术发展

发布日期：2025-03-06 13:28    点击次数：140

在圆柱电池工艺及智能制造专场环节，诺达智慧总经理江国龙发表了《半固态圆柱电池技术发展》主题演讲。

图：诺达智慧 总经理 江国龙

以下是速记整理内容：

各位领导，各位行业专家，大家下午好！

固态电池和半固态电池，大家以前看的都是用在软包电池、方形电池，但是圆柱上很少看到。

首先我先介绍一下诺达智慧，公司2016年建厂，2019年在广西有自己的工厂，2022年开始在广东惠州建立了自己的工业园，主要量产产品18650-3500mAh和21700-5000mAh圆柱型电池。

我今天想和大家分享的固态电池有两个点：

1.圆柱的固态和半固态。

2.圆柱的全极耳。

为什么大部分公司很少去做固态的圆柱电池呢？电解液在电池的安全性里只占了10-20%的性能，没有液态电解液，其实也不能算是完全安全，最重要的是在失效时让整体温度不超过正负极主材料的热失控温度才是最重要的。我们在圆柱上，做了半固态的机理，主要是把隔离膜耐高温250℃。在针刺的情况下，它的温度不达到这个温度，最主要的问题是温升，在针刺这么大短路的情况下温度怎么上升慢，一个是离子导电，一个是电子导电，我们最主要的技术是把隔膜上的固态电解质固化到隔膜孔隙中，锂离子从负极到正极、从正极到负极的时候，不是穿过隔膜，而是根据隔膜中间的孔隙置换来经过隔离膜，大大降低了温度。

当然，我们还有全极耳技术。我一直认为，大的圆柱电池和方形电池有足够的空间来做全极耳的方案，但是在小电池里做全极耳的难度非常大，你本身的全极耳还要加集流盘等，那势必影响很多空间。我们的研究方案中，采用了多极耳，极耳在钢壳盖帽上直连的方案，也拿到了几项专利，这种方式不仅把空间给置换出来。还有一个点是把它的工艺最简单化，也就是极耳直连，扭矩焊和超焊都能够做到。这是我们在全极耳和多极耳的阻抗，可以达到中与全极耳一致得效果6mΩ以下，同时可以达到30C以上放电。

回到固态电池，传统液态电池的局限性，有机电解液是主要根源，安全隐患、抗氧化性差，技术瓶颈限制材料应用。

从液态电池到固态电池，有一个过度阶段是半固态。现在做的半固态，能兼容现在的工艺和安全性。在全固态方面，我认为还需要3-5年的时间才能量产。全固态的难点主要在界面的阻抗、成本、量产难度，现在大部分的全固态电池要用几吨的压力才能正常充放电。

固态电解质的几个方向各有各的优点，纯固态的硫化物比较大，电导率最高；现在做半固态主要做氧化物，它的成熟度最高。半固态电池，正极还是用高镍镍钴锰酸锂，电解液制程主要是用固态电解质在隔膜上做涂层。半固态负极还是用原来的石墨，掺杂一些硅碳提高比能量，18650也能做到3000mAh以上容量，硅掺到20%，循环能达到1000次以上。

半固态在圆柱上的使用有很多优点：机械强度高、标准化生产、高能量密度。最主要的是能够标准化生产，自动化程度非常高。性能优势方面，最主要是安全，倍率放电、工作温度，可以在80度以上连续500次以上循环的工作。

国内一些巨头，比如宁德、亿纬等都在大力研发，当然他们所做的都是软包、方形，圆柱的还非常少。而国外，日韩主要是LG在做，欧洲在固态电池的研究投入也非常大，欧洲在液态电池上已经落后中国很多，想在固态上超越中国，但是中国也不落后于他们。

固态主要是材料的变革，与液态电解质相比，固态电解质中离子间相互作用强，离子迁移能垒较高，导致离子电导率较低。产品测试标准不统一，缺乏标准化的生产设备，都在研发阶段。诺达智慧是用现有的生产设备来去生产半固态电池，所以我们在圆柱半固态应该算是走得比较快。

半固态的创新，主要是材料、工艺的优化，提高稳定性，制造工艺开发，强化产业配套。

应用场景，大家都知道固态电池在所有原来的液态电池都可以应用，只是成本偏高，诺达智慧的半固态电池成本会比原有的液态电池高5%看左右，综合来看使用者还是比较能接受。

市场的预测和前景，在2023年的时候，半固态整个行业差不多有1GWh的出货量，2030年预计到600个GWh以上的半固态出货量。渗透率方面也一样，到了2030年，固态电池在整个行业的渗透率达到10%以上。

（转自：起点锂电）