7.3、硫化物全固态电池大规模生产

全电池的放大生产可以采取自支撑装配和电极支撑装配两种方案，其面临的挑战主要包括：1）生产环境的控制，目前仍要求生产环境为惰性氛围，如何将其降低到干房环境是一大挑战；2）高效、高质量的加压方式探索；3）相关量产设备的缺失。

图19 自支撑和正极支撑的全固态电池装配方案说明

根据几家代表公司的路线图和生产计划，硫化物基ASSB的大规模生产将分两个阶段进行，第一阶段(2024-2027年)将推出采用传统NCM正极和石墨/硅负极的第一代ASSB，电池能量密度达到300-400 Wh·kg⁻¹。第二代ASSB将在2030年左右实现商业化，同时应用新一代正极(如富锂和高压正极)、负极(如高硅负极、锂金属负极和无负极设计)和超薄SE膜，以及双极板等新型电池设计，能量密度将超过450 Wh·kg^-1和1000 Wh·L^-1。

图20 代表公司的硫化物基ASSB生产计划

7.4、总结与展望

本文总结了硫化物基ASSB的关键挑战，包括材料不稳定性、界面失效、复合电极内的输运和机械问题，以及电池性能评价、大规模生产工艺等层面，重点介绍了在相关问题基础理解和解决方案方面的最新进展和未来机遇，旨在全面概述实用化硫化物ASSB的研究和开发。

在关键材料层面，硫化物固态电解质及其薄膜的低成本、批量制备目前仍有待突破，硫化物的空气稳定性和电化学稳定性有待进一步提升；正极材料的主要挑战为纳米级均质包覆；硅碳负极在全固态电池中应用的研究和解决方案偏少，挑战和创新空间都很大。

在电极-固态电解质界面层面，可将第一性原理计算与先进的表征技术相结合，并进行定量的电化学分析和建模，以了解复杂界面问题的本质，解耦各个界面问题的影响。

在复合电极层面，复合电极的离子/电子输运问题需要结合模拟仿真及电化学测量技术来开展定量研究，进而探索如何提升电极倍率性能；复合电极机械问题尚缺乏定量研究，如何实现全固态电池低压制备及长寿命运行是一大挑战。

在单体电芯层面，单体电芯的动力性和耐久性可以通过界面、电极问题的解决得到改善，安全性仍需要开展全面的评估。

在全固态电池规模生产方面，面临的挑战包括生产环境的控制，高效、高质量的加压方式探索和相关放大设备的缺失。

最后，由于电池研究和生产的跨学科/跨行业特性，单一的科研单位或者企业很难独立完成全固态电池的全链条突破，作者呼吁全球范围内高校/研究机构、电芯/设备/汽车制造商、材料供应商等各界开展深度合作，共同努力，加速下一代固态动力电池技术的发展。