在固態(tài)電池“多條技術(shù)路線并行”的競(jìng)爭(zhēng)格局中，聚合物基路線因其易加工性、優(yōu)異的界面相容性和較好的成本效益而被寄予厚望，但其較差的離子電導(dǎo)率和界面穩(wěn)定性，卻成為產(chǎn)業(yè)化瓶頸。如今，這一局面有望被打破。

　　聚圣科技通過將鐵電材料科學(xué)融入電池設(shè)計(jì)，開創(chuàng)了一條名為“鐵電固態(tài)一體化”的新技術(shù)路徑，可有效解決長(zhǎng)期困擾聚合物基固態(tài)電池的離子傳輸動(dòng)力學(xué)難題，基于該技術(shù)開發(fā)的富鋰錳基/硅碳體系電池，能量密度已提升至400Wh/kg的新高度，將加速推動(dòng)下一代高安全、高比能固態(tài)電池商業(yè)化落地進(jìn)程。

圖為聚圣科技CEO周鋼作主題演講

　　在日前舉行的第十屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)(CBIS2025)上，聚圣科技有限公司CEO周鋼發(fā)表了題為《鐵電固態(tài)一體化：聚合物基固態(tài)電池新進(jìn)展》的主題演講，系統(tǒng)闡述了其在固態(tài)電池技術(shù)路線上的創(chuàng)新突破與產(chǎn)業(yè)化布局。

01

原位固化技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用

　　周鋼在演講中指出，固態(tài)電池發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，源于能量密度與安全性之間的矛盾。聚圣科技選擇以原位固化聚合物技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)化突破口，取得較好的實(shí)踐效果。該技術(shù)既保留聚合物電解質(zhì)的柔性特質(zhì)，可有效解決電極與電解質(zhì)界面的相容性問題，又具備較高的離子電導(dǎo)率(4-6 mS/cm)，可在-20℃至80℃的寬溫域范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

　　據(jù)介紹，經(jīng)過多年的技術(shù)迭代，該公司已成功解決原位固化電解質(zhì)，在運(yùn)輸存儲(chǔ)、聚合均勻性、循環(huán)穩(wěn)定性等方面的行業(yè)共性難題，實(shí)現(xiàn)270-300Wh/kg高鎳三元固態(tài)鋰電池的批量生產(chǎn)。該電池體系在常溫、0.5C充放電條件下，可實(shí)現(xiàn)4000次循環(huán)，并通過了針刺、過充、熱沖擊等，多項(xiàng)嚴(yán)格安全測(cè)試，能全面滿足電動(dòng)汽車國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

02

創(chuàng)新提出鐵電固態(tài)一體化方案

　　隨著無人機(jī)、機(jī)器人等高端應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)電池倍率性能要求的不斷提升，傳統(tǒng)原位聚合路線在阻抗特性方面的局限性，逐漸顯現(xiàn)。周鋼坦言：“市場(chǎng)洪流把我們推到了岸邊上，這個(gè)市場(chǎng)非常卷。”為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，聚圣科技創(chuàng)新性地提出了“鐵電固態(tài)一體化”技術(shù)解決方案。

　　據(jù)周鋼介紹，該技術(shù)通過在電池內(nèi)部構(gòu)建多層次鐵電增強(qiáng)界面，可系統(tǒng)解決聚合物固態(tài)電池的動(dòng)力學(xué)瓶頸。

　　在負(fù)極側(cè)，通過氧空位增強(qiáng)型鐵電功能層、還原氧化石墨烯復(fù)合層以及自鈍化鐵電界面層的協(xié)同作用，可顯著提升界面穩(wěn)定性和鋰離子遷移效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用該技術(shù)的電池，在325次循環(huán)后庫倫效率仍保持98.4%，鋰金屬循環(huán)壽命達(dá)到2700小時(shí)。

　　在正極側(cè)，該公司通過對(duì)PVDF進(jìn)行改性，獲得了具備弛豫鐵電特性的PVTC復(fù)合聚合物，其介電常數(shù)較傳統(tǒng)PVDF材料提升近10倍，不僅能有效促進(jìn)鋰鹽解離和離子遷移，同時(shí)碳氟的負(fù)偶極子對(duì)錳原子橋接，形成自組裝鐵電界面層，可抑制富錳材料中錳元素的溶出，為正極材料的高壓穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

　　在電解質(zhì)層面，其開發(fā)出弛豫鐵電聚合物骨架與互穿型凝膠電解質(zhì)，使離子電導(dǎo)率提升至5.39 mS/cm。該技術(shù)通過內(nèi)置微電場(chǎng)調(diào)控鋰離子遷移與沉積，可有效降低界面阻抗，提升庫倫效率，并實(shí)現(xiàn)更大的鋰沉積晶粒，為構(gòu)建高倍率、長(zhǎng)循環(huán)固態(tài)電池奠定基礎(chǔ)。

03

技術(shù)突破推動(dòng)高比能電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程

　　周鋼表示，通過將鐵電技術(shù)與原位固化聚合物體系深度融合，聚圣科技成功開發(fā)出能量密度達(dá)400Wh/kg的富鋰錳基/硅碳體系固態(tài)電池。這一技術(shù)突破，使富鋰錳基材料的高比容量特性(250 mAh/g，首效>90%)得以充分發(fā)揮，同時(shí)在4.5V以上高壓窗口下，實(shí)現(xiàn)了2000次以上的循環(huán)壽命。

　　尤為重要的是，該技術(shù)可有效解決富鋰錳基材料，在高壓下的產(chǎn)氣難題。周鋼表示：“我們?cè)?.65V化成狀態(tài)下，沒有觀察到明顯的產(chǎn)氣現(xiàn)象，這為富鋰錳基材料的高壓應(yīng)用掃除了關(guān)鍵障礙。”此外，該電池體系在-20℃低溫環(huán)境下，0.2C放電容量仍能保持88.1%;55℃高溫下，0.2C放電容量保持率100.7%，展現(xiàn)出優(yōu)異的寬溫域性能。

04

布局下一代技術(shù)

　　周鋼透露，聚圣科技已啟動(dòng)能量密度達(dá)460Wh/kg的富鋰錳基鋰金屬固態(tài)電池的研發(fā)工作，目前已完成小試驗(yàn)證，300次循環(huán)后容量保持率超90%。這一技術(shù)集成富鋰錳基正極、超薄鋰負(fù)極和鐵電固態(tài)一體化等多項(xiàng)創(chuàng)新，熱失控溫度提升約30℃。

　　周鋼在展望中強(qiáng)調(diào)，聚圣科技將繼續(xù)沿著“更高比能、更高安全、更高倍率、更長(zhǎng)壽命、更寬溫域、更低成本”的技術(shù)路線，推進(jìn)鐵電固態(tài)一體化技術(shù)進(jìn)展，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)-40℃-100℃的寬溫域工作范圍，并讓生產(chǎn)成本逐步接近現(xiàn)有液態(tài)電解液體系水平。

　　依托粉末冶金全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家工程研究中心等國家級(jí)平臺(tái)，聚圣科技正加速推進(jìn)固態(tài)電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，為國家在新能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局，提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。周鋼指出，伴隨鐵電固態(tài)一體化技術(shù)的不斷完善，聚合物基固態(tài)電池有望在高端動(dòng)力電池、航空航天、特種裝備等領(lǐng)域，開啟全新的應(yīng)用格局。