2025年5月16-18日，以“智启中国知产新纪元，开创全球汽车新格局”为主题的2025中国汽车知识产权年会在湖北省武汉市成功举办。大会期间，中汽创智科技有限公司全固态电池强项目组总监黄晓在固态电池IP发展论坛发表了围绕“全固态电解质及电池体系研发实践”精彩演讲。
以下为演讲实录：
非常感谢。我的报告分成两部分，一是全固态电池行业现状，二是我们公司的研发进展，主要是给各位知识产权从业人员提供从原材料到电芯制备全产业链或者全技术链宏观的理解。
首先为什么要开发全固态电池，如何让三元实现铁锂级别的安全性，这是电池研发领域非常重要的趋势。从液态做到全固态，不仅仅是形态创新上的重要方向。从电池形态途径可以看到，液态锂离子电池到半固态电池、全固态电池到高比能全固态电池的差异性。对于半固态而言，本质上是利用现有固态电池的特性，对液态锂离子电池做改进。而全固态电池，在科学上、结构上甚至工程上，还有产业的工艺上面，都跟半固态和液态差距非常大，这里面会产生从大量基础科学、组分等跟知识产权有关的案例。
全固态电池技术路线，本质上跟电解质体相关，从聚合物、氧化物到硫化物、卤化物、硒化物电解质。其中聚合物和氧化物更偏向半固态体系，聚合物在高温下会变成液态有流动性，氧化物在产业上已经应用了。
以下是国内外在全固态电池行业的大致信息。丰田、日产、日立造船更早开展相关研究，日立造船跟动力电池企业不同，基于固态电池可适应真空和高温的特性，与日本航天局进行了合作。中国国内自从2024年国家108专项出来以后，固态电池方面发展一日千里，积累了大量的技术。
全固态电池核心的痛点在于两个部分，电解液可以实现无死角浸润，而固电解质只是部分包裹。化学层面上，电解液经过三十多年的发展，无论是对石墨负极的CEI还是对正极的SEI都比较稳定，但是全固态界面反应恶化。
我们也做了全固态电池在中国和日本之间的产业链全方位分析对比。从最开始的原材料来看，凡是跟液态电池相关的，中国的产业链，无论是知识产权还是技术储备都是遥遥领先全球。但是最关键的硫化锂层面跟日本差距较大。
电解质材料硫化物中国和日本有一些差距，卤化物国内相对来说差距小一些。日本人99年就开始做硫化物研究。正负极材料是中国液态电池的传统优势，但是固态电池负极方面无论是技术还是知识产权保护方面中国比较弱。从技术角度来思考，我们跟日本之间的差距源于时间上的差距，日本人毕竟做了20年，我们从23年才开始起步，所以还存在一些差距。
全固态电芯这块，日本已经开始测试，我们明年才有机会做模组测试。全固态电芯特别缺的情况下，系统集成和利用自然而然就没有电芯可用。最上游的原材料到最后的系统集成以及整车应用，每个链条都会配套比较专用的特殊设备，设备的设计也会产生大量知识产权的需求。中国的装备制造业确实非常强，我们目前与日本之间的差距，除了干法炼制有一些差距，主要在于自动化产线有一定差距。
全固态电池产业化难点是目前成本非常高，从硫化锂到大容量电芯，硫化锂市场单价2块钱到5块钱每克，1瓦时的成本是2毛钱到5毛钱。电解质材料工艺成本非常高，所以市场价格很贵，这个成本之下对全固态电芯而言是没有市场竞争力的。从硫化锂到最后的电芯来看，工艺环境的要求特别高，技术门槛也比较高，导致整套成本是非常高。
做个简单的总结，全固态电池1个形态创新可兼顾高比能和高安全；2个核心难点，物理层面上充分接触很难，另外化学层面上确实存在界面恶劣负反应；2大产业化难点，材料成本高，工艺难度很大；中日差距应该要重视，从硫化锂一直到最后的自动化产线。
全固态研发进程方面，中汽创智开展了专利分析，发现核心技术和技术专利多由日本企业持有，专利布局方面日本企业形成非常强烈的专利墙。相对而言在中国又是专利布局聚焦的地区，布局数量世界第一。未来在材料和全固态电芯产业化方面有诉讼的话，在国内诉讼，本土企业可能有一定的优势。
中汽创智的专利布局，在硫化物方面是防守型的。积极布局的还是卤化物电解质和配套的电芯制造工艺，我们认为下一阶段主要方向是卤化物电解质，因为硫化物极致安全没有办法达到，难度比较大。
中汽创智在全固态电池关键技术攻关方面，从原材料一直做到大容量电芯，主要是以研发为主。原材料从硫化锂、氯化锂一直做到硒化锂，硒的电解质比硫化锂的优势在于，二氧化硒是固体材料，而二氧化硫是气体材料，在热失控的时候所有硫都会变成气体，把整个电池撑开。
中汽创智硫化锂基本上用的是锂+硫的方法，我们采用了纯度最高的反应方法，其他方法可能存在一氧化碳、二氧化碳和水的残留。当然这个反应比较激烈，我们也算过热反，比TNT爆炸的热反更高，所以每次控制的难度都非常大。我们硫化物电解质粗粉实现了LPSC公斤级批次制备。
卤化物电解质是以国联发表的论文为基础，在我们实验室场景实现了湿法工艺的制备。亚微米是开发超薄电解质膜和正负极膜材料的基础，必须要做到细化，硫化物而言相对来说是比较可控的，卤化物控制难度比较大，所以卤化物未来的方向还是要尝试做干法。
电解质膜实现了湿法和干法工艺，初始膜50微米，等静压后是30微米，日本可以做到10-20微米，本质上是电解材料的差距。
正极膜活性占比到85%，难度比较大，日本人的首效是90%，活性物质占比90%，我们还需要继续努力探索。负极膜我们达到了98%的活性物质占比，半电池抽检相对比较稳定，目前技术方案提交效果不错。
硫化物全固态电池，正极副反应内阻比较大。90%SOC情况下，我们做了很多努力，暂时还没能通过针刺测试。随着电解质技术的提升，电解质越做越好，可能针刺性能会有所提升。
做个简单的总结，这次分享主要是对全固态的思考，我们找到了硫化物、硫化锂的全链段关键技术路径，未来将继续求真基础科学，推动产业链段、正视试验结果、砥砺制程工艺、突破全固技术。现在不论是是国联，还是宁德时代、比亚迪，都做出了硫化物软包，也做了一系列的针刺测试。我们在电解质方面跟日本有很大的差距，安全性确实存在问题。当然也不是没有方法，我们可以持续改进电解质，提升针刺的安全性。
来源：汽车知识产权
