【主题论坛九-电池】陈超：半固态电池技术进展及在eVTOL领域的应用

2025年7月10-12日，2025中国汽车论坛在上海嘉定举办。本届论坛主题为“提质向新，智赢未来”，由“闭门峰会、大会论坛、技术领袖峰会、多场主题论坛、N场行业发布、主题参观活动”等15场会议和若干配套活动构成，各场会议围绕汽车行业热点重点话题，探索方向，引领未来。其中，在7月12日上午举办的“主题论坛九：识变，应变，巩固动力电池产业发展优势”上，中汽新能总经理助理陈超发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录：

  尊敬的各位来宾上午好！

  我是中汽新能的陈超，大概解释一下目前力神（青岛）动力板块最近做了名称变更，新名称叫做中汽新能，所以我报告名字与时俱进调整过来了。

  报告的内容主要是半固态电池的一些进展和在低空经济领域的应用，刚才前面姜总也讲了一些，我们内容有些重复部分，我主要讲一些技术和应用方面的工作。

  一、eVTOL相关政策及市场需求

  低空经济目前国家也是频繁出台一些政策，低空经济领域作为战略性新兴产业被视为新的经济增长引擎，正处于蓬勃发展阶段，国内各企业和科研机构也纷纷加入布局和研究。

  到2030年，低空经济市场规模将达到1.8万亿元，国内eVTOL用动力电池需求量7.8GWh；到2035年可能达到112.5GWh的需求。

  接下来讲一下主流低空飞行器机型介绍包括它的特征，目前主流飞行器有四种类型，分多旋翼、复合翼、倾转翼、涵道式，目前应用比较多的是前三个，列出了国内外企业发布的主要机型和对应航程。

  eVTOL领域动力电池和我们常规的动力电池还是有些差异化的需求，因为它在空中，所以它最大差异化是对碎片要求，就是说它不允许有这种碎片的产生，这是一个明显差别，另外是对热失控的遏制，单体层级、系统层级还有爆炸遏制提出了更高要求，这个标准是美国针对飞行器标准，目前国内针对飞行器这块领域并没有一个行业标准，还是主要参考国外的标准。

  另外飞行器的各阶段工况，起飞、巡航、降落，各阶段它对倍率也有不同的要求，我们看到多旋翼机型目前它的放电倍率要求是最高的，复合翼和倾转翼是中等的放电倍率要求。能量密度，目前主流产品能量密度大概在300-350，这只能说针对目前的飞行器应用能达到一个入门级，未来需求还是需要能量密度达到400甚至500瓦时每公斤以上。另外是快充需求，刚才前面也提到快充方面，为了实现商业场景的应用，目标要达到15分钟快充。

  二、中汽新能半固态电池核心技术与路线规划

  半固态电池目前在高比能、高功率、高安全包括技术成熟度方面目前存在比较大的优势，刚才前面姜总也提到半固态和全固态，这里讲一下我们也同时在开发半固态电池和全固态电池，我们为什么选择了半固态而不是全固态？就是说因为飞行器目前在当前阶段它有一些示范性应用，所以它对电池提出了一个比较迫切的需求，在当前情况下半固态的可能跟飞行器的一些应用场景能初步达到适配性，是不是最好的实际上目前并不是，但是可能在当前的进度过程中半固态在当前，我们认为还是可以适合一些示范性的应用需求，至于全固态的当前可能还存在一些问题，包括能量密度可能在今年全固态也在350瓦时每公斤左右，再往上还是存在一些问题，如倍率性能、循环性能、压力，特别是它的工艺，目前全固态电池最难的是在工艺方面的突破，我们目前在做大量的工作，要保证年底的电芯样品交付，所以这里也大概提一下，我们为什么选择是半固态电池。

  接下来讲一下我们的主要几个核心技术，

  1.改性超高镍正极：克容量提升，抑制副反应、提升高镍正极结构稳定性

  2.新型硅碳负极：构造独特构型硅碳结构，显著抑制硅颗粒体积膨胀

  3.高安全隔膜：耐高温涂层提升热稳定性。

  4.轻量化箔材：“三明治”结构轻量化箔材减重与安全的完美结合。

  5.高效预锂化：正极补锂剂弥补活性锂损失。

  这些技术主要解决两个问题：

  1.高安全问题。

  2.能量密度怎样提升的问题。

  首先改性超高镍正极技术：

  1.改善它的结构稳定性，能够适配更好的性能，同时它的安全也有些优化，一个是前躯体径向分布+多元素高熵掺杂。

  2.固态电解质表面修饰技术，目前来看对高镍材料本身热稳定性以及循环稳定性还是有很大提升，也可以看到我们材料层级热稳定性测试还是有明显改善，同时在循环和倍率性能方面，未包覆的并没有产生很大影响。

  新型硅碳负极材料：

  姜博士也提到要达到400瓦时每公斤，我们目前掺入量差不多也达到35-40的掺杂比例，这么高的掺杂比例实际上有几方面影响：

  1.优化硅碳材料本身倍率性能，因为掺杂多了以后硅碳材料本身的倍率性能，特别是倍率放电性能并不是特别理想，所以在这里针对碳骨架也做了倍率性能的优化。

  2.同时对硅材料本身一方面是颗粒粒径大小控制，让粒径更小。

  3.另外也做了合金化掺杂，进一步提升它的导电性，另外也做了硅材料和碳骨架材料之间的导电性能提升，让它和碳骨架之间也有一个很好的临时传导性。

  最后是我们也通过一个碳骨架优化，也和低膨胀的负极掺杂优化，减少它极片层级整体的膨胀。

  接下来是高安全隔膜，普通聚烯烃隔膜大概在130-150度，它特别到150度可能支撑性就不够了，我们为了提升更高的耐温度，更高温度下能够把正负极隔开，不会产生大面积的短路，我们做了PI隔膜，两种方式：

  1.PI涂层，把PI涂在聚烯烃隔膜表面，耐温可以达到200度。热箱温度大概达到170度。

  2.更极致一些，直接采用PI基膜，耐温能达到250度以上，安全性更好，但是它可能有一个缺点是一个成本高；做不了太薄，所以对体积密度会有一些影响。所以我们现在是两方面都在推进。

  接下来就是轻量化箔材，一个提高能量密度，可以看到我们这个复合箔材对能量密度会有一定提升，同时它对于我们循环性能和安全有一些改善，因为我们高硅体系它的极片膨胀很大的，常规箔材对它会有一些影响，我们的复合箔材应用以后发现对高硅体系的循环会有一定的改善，另外我们可以看到针刺和热箱，实际上应用复合箔材以后还是有一个显著提升。

  接下来是高效预锂，这是相对比较成熟的手段，我因为用了比较高的硅碳材料，它的循环等也有一定影响，我通过高效预锂一方面提高能量密度，同时也提高一些性能和循环寿命。

  下面是我们的技术路线规划，刚才看了一下我们跟孚能姜总的技术路线比较一致的，可能也是目前市场材料决定了它的产品技术，所以我们基本上目前325和350都是高镍加硅碳，可能硅碳含量会低一点，整体会成熟一点，这两代我已经推向市场了，和一些客户已经有一些产品的应用，倍率性能和循环性能包括安全方面也是比较能符合目前要求。

  接下来我们对能量密度就进一步去提升，提到370和400瓦时每公斤，去匹配客户对续航能力和轻量化的更高需求。更远期我们目前实际上也在做一些前期体系研究，负极采用锂金属或者无负极方式，把能量密度提到450～500瓦时每公斤，能够进一步匹配我们目前对飞行器、能量密度的需求。

  三、中汽新能半固态电池产品介绍及应用

  刚刚提到第一代产品325Wh/kg 产品是目前在飞行器领域的一款已批量出货的产品，在2023年就这个产品得到批量应用，目前有两个典型应用案例：

  1.上海某客户的物流飞行器，大概2吨级，续航达到250公里，刷新了2吨级续航纪录。

  2.广东某客户分体式的飞行汽车，亮相珠海航展，已经有试飞应用，该产品是我们目前第一代的产品应用，客户也对该产品一些性能比较满意，但可能能量密度上还是有些不满，针对能量密度的我们做了进一步提升，就推出第二代产品。

  第二代产品，因为第一代倍率3C的还是应用有些局限，主要适合于复合翼机型应用，因为复合翼机型大概3C倍率基本上能满足，但是我们可以看到目前很多是多旋翼机型，多旋翼机型对倍率性能要求更高一些，所以我们对倍率性能也进行了提升，达到5C的水平，能满足复合翼、多旋翼还有倾转翼机型的应用，循环寿命达到1500次，倍率5C，快充满足25分钟的应用。

  接下来是第三代的370Wh/kg产品，目前由于能量密度提升，我们还在进一步优化过程中，370-380这一代我们认为是可能飞行器下一代的比较重要的产品，然后能量密度和性能方面可能能做到相对比较均衡，那我首先推出370 3C想进一步优化，想提到380Wh每公斤大概5C应用，能有更广阔的应用场景。

  接下来是400Wh/kg产品，今年能定型的产品，目前倍率有些缺陷，大概能达到2C水平，也想再做进一步提升，做到3C以上，满足更多客户需求，这个确实硅含量接近40%的添加量，确实也是比较高。

  四、公司介绍

  中汽新能总部位于天津，是天津力神之前动力板块业务拆分重组而来，专注于动力电池和储能电池的研发、生产和销售。公司现有总规划产能97.5GWh，目前已建成32GWh。2025年2月公司完成央企动力电池专业化整合的工作，由中国一汽控股，同时央企车企协同赋能，并于今年7月公司名称由力神（青岛）更名为中汽新能，开启焕新发展的新篇章。

  公司主营业务：动力/储能。

  产品类型：产品形态－方形、软包、圆柱，主要产品还是方形产品，软包就是刚才主要提到的半固态和全固态的应用，我们同时也在做一些大圆柱方面的产品，也作为汽车还有飞行器的解决方案；技术路线-磷酸铁锂、三元、钠离子、半固态、全固态电池等都在做。

  产业布局：目前有天津、青岛、滁州、无锡四个基地。下面就是一些央企入股和央企协同方面的支持。

  我的报告到此结束，感谢大家！

  （注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）