近日,以“聚集新技术 · 探索新工艺”为主题的行业首届圆柱电池技术——2025起点锂电圆柱电池技术论坛暨圆柱电池20强排行榜发布会,在深圳隆重举办。广东诺达智慧能源科技有限公司受邀出席本次大会,诺达智慧总经理江国龙出席了会议并发表了《半固态圆柱电池技术发展》主题演讲。

近日,以“聚集新技术 · 探索新工艺”为主题的行业首届圆柱电池技术——2025起点锂电圆柱电池技术论坛暨圆柱电池20强排行榜发布会,在深圳隆重举办。广东诺达智慧能源科技有限公司受邀出席本次大会,诺达智慧总经理江国龙出席了会议并发表了《半固态圆柱电池技术发展》主题演讲。

▲ 诺达智慧 总经理 江国龙
首先介绍一下关于诺达智慧,公司于2016年建厂,2019年在广西建立工厂,2022年在广东惠州建设工业园。目前主要量产产品有18650-3500mAh和21700-5000mAh圆柱电池。
在新能源浪潮中,固态电池成为了各方瞩目的焦点。诺达智慧作为行业先锋探索者,我想和大家分享固态电池有两点:一是圆柱电池的固态和半固态;二是圆柱电池的全极耳技术。
固态电池的“双面”探索:圆柱固态与半固态
为什么大部分公司很少去做固态的圆柱电池呢?要知道,电池安全性是个复杂的系统工程,电解液在其中只占据10—20%的性能比重。即便去除液态电解液,也无法让电池安全无虞。真正的关键在于,当电池失效时,要确保整体温度不超过正负极主材料的热失控温度。
面对这一挑战,诺达智慧投入大量技术研发力量,在圆柱电池上成功研发出半固态机理,我们将隔离膜的耐高温性能提升到250℃,这样一来,哪怕在针刺测试这种极端条件下,电池温度也能被稳稳控制。在针刺大短路的情况下,温升是最大难题。我们的研发团队攻破技术壁垒,把固态电解质固化到隔膜孔隙中。如此,锂离子在正负极间移动时,通过隔膜孔隙置换而非直接穿过隔膜,大大降低了电池温度,有效提升了电池的安全性与稳定性。
攻克空间难题:圆柱全极耳技术创新
解决了圆柱半固态的关键技术难题,再把目光投向我们的全极耳技术。在电池设计中,大圆柱电池和方形电池空间充裕,实施全极耳方案相对轻松。但小电池内部空间寸土寸金,做全极耳的难度非常大,本身的全极耳还要加集流盘等,那势必影响很多空间。
但诺达智慧研发团队攻克难关。采用多极耳且极耳在钢壳盖帽上直连的研发创新方案,还成功申请了多项专利。这一研发方案就像为小电池量身定制的“空间魔法”,不仅巧妙解决了空间难题,还大幅简化了工艺,扭矩焊和超焊都能轻松实现。在该方案下,我们的全极耳和多极耳阻抗能达到6mΩ以下,媲美全极耳效果,同时还能实现30C以上的高倍率放电,让小电池也能释放大能量。
固态电池发展全景:从液态到固态的跨越
回顾固态电池的发展历程,传统液态电池由于有机电解液的“先天不足”,存在安全隐患、抗氧化性差等问题,技术瓶颈更是限制了材料应用。
从液态电池迈向固态电池,半固态电池是不可或缺的过渡阶段。目前我们做的半固态电池能很好地兼容现有工艺和安全性。在全固态方面,全固态电池虽然前景无限,但距离大规模量产仍需3—5年。这主要是因为它面临着界面阻抗高、成本高昂以及量产难度大等挑战,比如,现在多数全固态电池需几吨压力才能正常充放电。
在固态电解质的研究方向上,不同材料各有千秋。纯固态的硫化物电导率最高,但应用难度也大;目前半固态电池主要采用氧化物,因其成熟度高,成为行业首选。半固态电池在材料体系上,正极沿用高镍镍钴锰酸锂,通过在隔膜上涂覆固态电解质制备电解液;负极则在原有石墨基础上,掺杂硅碳提升比能量。如此一来,18650电池容量能达到3000mAh以上,硅掺杂量达20%时,循环次数更是能达到1000次以上,显著提升了电池性能和使用寿命。
半固态圆柱电池优势尽显:性能与应用的双赢
半固态电池应用于圆柱电池,优势十分显著。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,倍率放电和工作温度范围表现出色,能在80℃以上高温环境下连续循环工作500次以上,为高温环境应用场景提供了可靠的解决方案。
市场竞争与诺达智慧的领先之路
从市场竞争格局来看,国内的行业巨头都在大力投入固态电池研发,但目前主要集中在软包和方形电池领域,圆柱电池研发相对较少。海外头部企业也在固态电池研究上投入大量资源。
在技术创新方面,固态电池本质是材料变革。与液态电解质相比,固态电解质离子间相互作用强,离子迁移能垒较高,导致离子电导率较低。同时,行业内还存在产品测试标准不统一、缺乏标准化生产设备等问题,处于研发阶段。而诺达智慧凭借前瞻性布局,成功利用现有生产设备生产半固态电池,在圆柱半固态电池领域走在行业前列。我们深知,半固态电池的创新关键在于持续优化材料和工艺,提高电池稳定性、开发先进制造工艺以及强化产业配套。
在应用场景上,固态电池理论上可覆盖所有传统液态电池应用领域,但其成本曾是推广阻碍。不过,诺达智慧通过技术创新和工艺优化,将半固态电池成本控制在比原有液态电池高5%左右,这一成本增幅在市场可接受范围内,为半固态电池的广泛应用奠定了基础。
未来已来:半固态电池的广阔前景
展望未来,市场对半固态电池前景充满信心。2023年,半固态电池行业出货量约1GWh,预计到2030年,出货量将超过600GWh,渗透率也将在整个行业中达到10%以上。这一快速增长趋势,不仅预示着半固态电池广阔的市场前景,也为诺达智慧提供了巨大的发展机遇。