隨著新能源汽車市場(chǎng)快速發(fā)展,動(dòng)力電池的安全性和能量密度成為制約行業(yè)進(jìn)一步突破的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)鋰離子電池由于液態(tài)電解質(zhì)存在著易燃易爆的安全隱患,尤其在商用車領(lǐng)域,對(duì)續(xù)航能力和長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)行的要求更高。全固態(tài)電池以其無(wú)液態(tài)物質(zhì)、寬安全窗口和高能量密度優(yōu)勢(shì),被視為下一代動(dòng)力電池技術(shù)的核心方向。
然而,行業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期缺乏對(duì)“全固態(tài)電池”概念的統(tǒng)一界定和判定方法,也導(dǎo)致技術(shù)路線、產(chǎn)品認(rèn)證與市場(chǎng)推廣過(guò)程中存在混淆和爭(zhēng)議。2025年5月22日,中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)正式發(fā)布《全固態(tài)電池判定方法》(T/CSAE 434-2025),這是全球首個(gè)以標(biāo)準(zhǔn)形式明確“全固態(tài)電池”定義與測(cè)試方法的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),具有里程碑意義。
動(dòng)力電池是新能源汽車的核心部件,其性能直接影響整車的續(xù)航、安全和成本效益。近年來(lái),固態(tài)電池技術(shù)不斷取得突破,但由于缺乏統(tǒng)一的術(shù)語(yǔ)定義和測(cè)試方法,行業(yè)中出現(xiàn)了“半固態(tài)”“全固態(tài)”電池等多個(gè)概念并存的局面。目前行業(yè)尚缺乏固態(tài)電池液態(tài)物質(zhì)含量的測(cè)試方法,而全固態(tài)電池的核心在于內(nèi)部不存在或極少液體物質(zhì),通過(guò)失重率測(cè)試可科學(xué)判定是否符合“全固態(tài)”要求。
標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容
《全固態(tài)電池判定方法》標(biāo)準(zhǔn)共分為6章,主要涵蓋以下方面:
(1)術(shù)語(yǔ)和定義:明確“全固態(tài)電池”(離子傳遞完全通過(guò)固體電解質(zhì))、“混合固液電池”等概念;
(2)判定要求:規(guī)定電池單體經(jīng)真空條件下120℃加熱6 h后失重率不高于1%即可定性為“全固態(tài)電池”;
(3)試驗(yàn)條件:環(huán)境溫度25 ℃ ± 2 ℃,相對(duì)濕度≤ 0.035%,質(zhì)量測(cè)量精度不低于0.01 g;
(4)樣品制備與預(yù)處理:包括充放電循環(huán)激活、破口方式與尺寸要求;
(5)失重率測(cè)試方法:詳細(xì)描述破口后初始質(zhì)量(M?)測(cè)量、真空烘干及末態(tài)質(zhì)量(M?)測(cè)量及失重率計(jì)算(η = (M? ? M?)/M? × 100%);
(6)數(shù)據(jù)處理:以三樣品平均值作為最終判定依據(jù)。
標(biāo)準(zhǔn)為行業(yè)解決了什么問(wèn)題?
統(tǒng)一概念,首次明確“全固態(tài)電池”定義,劃定與混合固液電池的技術(shù)邊界,避免概念混用造成的市場(chǎng)混淆;量化指標(biāo)采用失重率<1%作為定量判定條件,為全固態(tài)電池提供了可操作、可復(fù)現(xiàn)的測(cè)試依據(jù);測(cè)試方法填補(bǔ)行業(yè)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的空白,詳細(xì)規(guī)范試驗(yàn)環(huán)境、設(shè)備、步驟、數(shù)據(jù)處理流程,提升測(cè)試準(zhǔn)確性和可比性;推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同,標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后,可為材料供應(yīng)商、整車廠、檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供一致的評(píng)價(jià)基準(zhǔn),促進(jìn)上下游協(xié)同創(chuàng)新。
國(guó)內(nèi)外商用車用全固態(tài)電池前沿動(dòng)態(tài)
在中國(guó),寧德時(shí)代(CATL)持續(xù)領(lǐng)跑商用車全固態(tài)電池技術(shù)。2025年5月,CATL創(chuàng)始人曾毓群在香港上市發(fā)布會(huì)上透露,預(yù)計(jì)到2028年中國(guó)新銷售卡車電動(dòng)化率將達(dá)50%。寧德時(shí)代的硫化物全固態(tài)電池單體能量密度突破500 Wh/kg,較當(dāng)前主流液態(tài)鋰電池提升超40%,預(yù)計(jì)2027年將實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。與此同時(shí),國(guó)軒高科“金石電池”能量密度超400 Wh/kg并已啟動(dòng)車規(guī)級(jí)驗(yàn)證;上汽與清陶能源合作的硫化物全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)零熱失控、能量密度368 Wh/kg;比亞迪量產(chǎn)60 Ah級(jí)全固態(tài)單體,擬2027年批量裝車,這些進(jìn)展表明中國(guó)商用車領(lǐng)域正迅速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室邁向示范應(yīng)用。
在歐洲,博睿鋰科(ProLogium)獲歐盟15億歐元資助,用于Prometheus項(xiàng)目并在法國(guó)敦刻爾克建設(shè)48 GWh級(jí)全固態(tài)電池示范工廠,以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)商用車電池供應(yīng)鏈本地化。歐盟多家研究機(jī)構(gòu)和整車廠共同制定2030年前中試驗(yàn)證及示范運(yùn)營(yíng)路線圖;德國(guó)戴姆勒旗下Mercedes-Benz已在eCitaro純電動(dòng)公交上測(cè)試固態(tài)電池包,但因成本與成熟度仍以液態(tài)NMC電池為主。
在美國(guó),ION Storage Systems已在馬里蘭建成首條1 MWh級(jí)半自動(dòng)化固態(tài)電池生產(chǎn)線,并計(jì)劃到2025年擴(kuò)至10 MWh,為校車及輕型物流車提供原型產(chǎn)品;Microvast推出雙極堆棧結(jié)構(gòu)真全固態(tài)電池,單體電壓數(shù)十伏、無(wú)液態(tài)電解質(zhì),正與多家商用車客戶示范測(cè)試,且已滿足數(shù)千次循環(huán)、快充與極端溫度運(yùn)行要求,為美國(guó)商用車場(chǎng)景奠定基礎(chǔ)。
在日本和韓國(guó),豐田原型固態(tài)電池在概念車上完成0~100% 15 min快充測(cè)試,目標(biāo)壽命超30年、能量密度450 Wh/kg,預(yù)計(jì)2027年在電動(dòng)卡車與巴士示范運(yùn)營(yíng);三菱扶桑與戴姆勒合作推出E-FUSO品牌,承諾加速商用車電動(dòng)化;三星SDI已向客戶供應(yīng)全固態(tài)樣品,預(yù)計(jì)2027年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并達(dá)20 min快充80%;LG Energy Solution與SK On則聚焦固態(tài)電解質(zhì)與電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,攜手現(xiàn)代、起亞等車企布局下一代商用電動(dòng)卡車和物流車。
總體來(lái)看,全球多區(qū)域、多主體的協(xié)同創(chuàng)新和示范應(yīng)用正加速商用車動(dòng)力電池從液態(tài)向固態(tài)的跨越,為全固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)營(yíng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施將對(duì)行業(yè)的影響
加速技術(shù)跨越。企業(yè)可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)明確各技術(shù)路線(硫化物、氧化物、聚合物等)的合格判定條件,優(yōu)化材料體系和電池設(shè)計(jì),加快產(chǎn)品迭代與進(jìn)度;完善檢測(cè)認(rèn)證體系。標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法的推廣,將推動(dòng)獨(dú)立第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)與國(guó)家主管部門建立認(rèn)證流程,為全固態(tài)電池產(chǎn)品上市提供依據(jù);維護(hù)市場(chǎng)秩序。對(duì)“偽全固態(tài)”或概念炒作產(chǎn)品形成技術(shù)壁壘和合規(guī)門檻,保護(hù)消費(fèi)者和產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)利益,規(guī)范市場(chǎng)預(yù)期;引領(lǐng)全球標(biāo)準(zhǔn)化。
中國(guó)率先提出全固態(tài)電池團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),并通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn),為后續(xù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定提供“中國(guó)方案”,提升我國(guó)在動(dòng)力電池領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán);促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同與應(yīng)用。整車廠、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充換電運(yùn)營(yíng)商等相關(guān)方可基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展技術(shù)對(duì)接與示范應(yīng)用,加速固態(tài)電池在商用車、軌道交通、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的部署。
作者:常青
一審:杜紅武/二審:王作函/三審:于晶
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