全固态锂金属电池迎圆柱破局?

2025-09-28 18:28:15     来源:

全固态电池产业化渐进,圆柱形态异军突起?

高工锂电获悉,近日由金羽新能与逸飞激光联合创新研发及生产首批“无际”全固态锂金属圆柱电池已通过验证,首批已实现向国际头部客户交付。

金羽新能“无际”系列涵盖8Ah、16Ah、25Ah、30Ah至52Ah等多个容量型号。到2025年9月中旬“无际”系列准固态电池累计交付额突破千万元。

本次金羽新能“无际”电池为氧化物、聚合物全固态电解质+锂金属材料体系,并创新性采用圆柱全极耳结构的方案设计,兼具高能量密度、高安全、宽温适应性、耐高压等特性。

其直接价值体现在极端环境的应用上,对于目前因电池问题而备受制约的无人机、电动航空器等高端工业领域而言,意味着作业窗口的大幅拓宽和综合成本的降低。

值得关注的是,业内全固态电池通常基于软包/方形+叠片技术平台,在本次交付的产品中,金羽新能携手逸飞激光,实现圆柱+卷绕工艺应用于全固态锂金属电池,在2025-2027全固态电池量产关口为产业攻关提供另一范例。

全固态电池迈入工程化“深水区”

全固态电池产业化正步入攻坚克难、解决规模化制造难题的“深水区” 。技术路线的抉择已从单纯的材料体系竞争,转向对制造工艺、成本控制与终极性能的综合权衡。

本次金羽新能携手逸飞激光,实现全固态锂金属圆柱电池的交付,将一个有趣的产业议题引向台前:在软包/方形+叠片成为主流选择的当下,挑战极高的“圆柱+卷绕”路线,是否能为全固态电池规模化量产提供一种新的可能?

当前产业界普遍选择软包/方形+叠片方案,有其内在逻辑。

这一方案优先保障结构安全。 固态电解质柔韧性差,卷绕工艺的弯曲应力易导致其断裂。叠片工艺通过平铺层叠,有效规避了这一风险,为电池的基础可靠性提供了保障,在产业化攻坚克难时期是一条极为务实的路径。

然而,当产业的目光投向未来大规模制造时,任何技术路线都需接受效率与成本的检验。

若以高度成熟的液态锂电池产业为参照,卷绕工艺在生产效率、良率控制及设备成本方面展现出显著优势。或许全固态电池也存在另一可能:能否在确保安全的前提下,引入更高效的制造范式?

“圆柱+全极耳”结构,正是基于上述思考的一种探索方向。它理论上兼具两方面潜力:

性能潜力:全固态电池普遍面临内阻大的瓶颈。全极耳设计通过极短电流路径和超大传导面积,是应对该瓶颈的有效思路,有望直接提升功率性能和快充能力。

这在目前的液态圆柱电池中已经掀起技术变革,尤其是在18/21系小圆柱市场中引发效率革命,广泛应用于电动工具、无人机、机器人等高功率需求市场。

制造潜力:圆柱形态与高速卷绕工艺天然契合,若技术可行,则有望继承其在液态电池中已验证的极致生产效率,为未来降本打下基础。

但这条潜力路径,也充满挑战。

如何在刚性的圆柱壳内解决固-固界面接触难题?如何实现正负极、电解质材料成膜及卷对卷生产?这些曾是横亘在圆柱全固态路线前的巨大障碍。

因此,金羽新能与逸飞激光此次交付的价值,不在于证明孰优孰劣,而在于通过实际产品验证了“圆柱全固态”这条高难度路径的可行性。它向行业表明,上述挑战并非不可逾越。

这为全固态电池的产业化图谱增添了关键一块,也为追求更高制造效率提供了一个值得关注的备选方案。

全固态锂金属圆柱电池何以落地?

2025年4月,金羽新能与逸飞激光正式达成战略合作。得益于双方在材料、界面、结构与工艺上的一系列协同创新,全固态锂金属圆柱电池“开花结果”。

系列技术细节,揭示了这条圆柱全固态路径走向现实的关键突破。

一、材料与电芯构型:奠定高安全与宽温域基础

全固态构型0电解液,150℃稳定运行:

采用全固态电解质方案设计,固态电解质膜通过热复合工艺与正极复合,其后与锂金属负极直接卷绕入壳,无隔膜及注液工序,消除了电解液低温易结晶、高温易燃的隐患,突破了电池在高低温环境下的宽温适应性,经验证在150℃以上仍可稳定工作。

金羽新能“无际”全固态电池正极/固态电解质膜复合材料

二、量产工艺与界面调控:攻克制造与阻抗核心难题

百米级固态电解质连续生产工艺,实现量产可靠性:

该电池单颗对连续固态电解质膜的需求长达数十米,对固态膜的力学性能与缺陷控制提出了极高要求。“无际”全固态电池采用全新的复合工艺实现了百米级连续生产,确保隔膜的高强度,制造的高一致性和可靠性。

金羽新能“无际”全固态电池正极/固态膜复合材料与锂金属负极卷绕工序

渐变式复合界面构筑技术,解决“固-固”界面难题:

在固态电解质与电极界面处构建渐变式层间过渡结构,有效改善固-固接触问题,显著降低界面阻抗,提升离子传输效率与机械稳定性。

界面动态自愈调控技术,保障长寿命高稳定:

电池充放电过充中因微裂纹或体积变化引发的界面损伤可通过动态重组与自愈机制修复,从而有效延长循环寿命并保持阻抗稳定。

三、结构设计与封装:实现无需外部高压的轻量化集成

自限性压力调控技术,摆脱固态电池高压束缚:

引入自限性压力效应,使固态电解质与正负极在循环过程中保持稳定接触,而无需外部高压装夹,实现了整体结构的可靠性与轻量化封装。

圆柱全极耳电池结构设计,兼顾多项优异性能:

结合固态电池特性,开发全新的圆柱全极耳结构,大幅提升充放电性能、降低电池内阻,并突破了微米级激光精密焊接封装技术,实现了固态电池圆柱结构设计的可制造性落地,大幅提升结构强度与稳定性,有效支撑了“无际”全固态电池在高能量密度、高安全性、宽温适应性、耐高压等特性方面的突破。

逸飞激光固态电池结构、工艺验证实验室及部分固态电池设备

结语:

纵观金羽新能与逸飞激光联合实现的技术突破,其核心思路并非追求单项参数的极致,而是通过材料、界面、结构、工艺的四重协同设计,系统性攻克圆柱全固态路线的工程化难题。

从首批交付到大规模量产,仍有成本、良率等现实挑战需要持续优化。但毋庸置疑,此次验证为全固态电池的技术路线图提供了新的重要选项。

未来,两条或多条技术路径并行发展,在不同应用场景下展开竞争与合作,或将更快推动全固态电池时代的到来。

本文转载自高工锂电。

免责声明:市场有风险,选择需谨慎!此文仅供参考,不作买卖依据。

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