作为“FoFeBat4”项目的一部分，双方将牵头成立一个由众多研究机构组成的联盟，致力于整合未来可持续和高效电池工厂的关键生产技术。
此次项目的参与方除了亚琛工业大学的电动汽车零部件生产工程系 (PEM)、明斯特大学的电化学能源技术(MEET) 研究中心和创业研究所，还有关注未来技术并将其商业化的弗劳恩霍夫协会 (Fraunhofer-Gesellschaft)、弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所 (Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation -IPA)、弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所(Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials -IFAM)、吉森大学（Justus Liebig University Giessen -JLU）以及欧洲最大的跨学科研究机构Forschungszentrum Jülich（FZJ）。
锂电池发展路径（PEM）
此次关注的重点是固态电池，项目核心是扩大对固态电解质材料合成和加工的研究，以及测试开发操作条件和确定电池操作中的安全。之前的子项目1至3 （FoFeBat1、FoFeBat2、FoFeBat3）主要建立了 FFB PreFab 和 FFB Fab 的基础设施，除了为三种主流固态电池体系建立电极制造和生产线外，还建造了用于后续研究工作的洁净室和干燥室。此次子项目 4 (FoFeBat4) 将在前三个项目的基础上继续推进，重点关注工艺和生产层面的进一步创新。
近年来固态电池越来越成为工业研究的焦点，但目前为止，氧化物、硫代磷酸盐和聚合物三种固体电解质体系都没能明确地确立哪种体系能作为最有前途的全固态电池解决方案。亚琛工业大学的电动汽车零部件生产工程系主任Achim Kampker教授认为，生产环境的苛刻要求以及制造工艺、生产设备和电池材料的显著差异，使得传统锂离子电池的生产工艺链条很难适应固态电池的制造。
包括中国、日韩、美国和欧洲的多家电池生产商和汽车制造商都在在投资固态电池的研究，并与多家初创公司签订了战略开发协议。业界一致认为，作为确定无疑的下一代电池技术，固态电池将有可能采用锂金属基阳极，有望极大提升电池的能量密度。但目前固态电池生产还面临着一系列的困境和难题。
市场方面，据粗略统计，2023年国内半固态电池出货量达GWh级别。国信证券预计，2024年全球固态电池（含半固态电池）需求量或达2.3GWh，市场空间约19.5亿元。到2030年，全球固态电池需求量有望达到220GWh，2024-2030年均复合增速或达114%；市场空间有望达到1162.3亿元，2024-2030年均复合增速约98%。
在电池中国看来，固态电池远期具有高市场需求，而研发固态电池，尤其是全固态电池，并实现产业化，不仅需要产业链上下游深度协作，而且将对上下游带来颠覆性的挑战和机遇：
一是电解质领域，硫化物、聚合物、氧化物、卤化物等多技术路线并行，目前布局硫化物路线的企业较多。各技术路线的研发和验证过程中，在固-固界面接触、界面反应机制与稳定性、电导率、制作工艺等方面，都面临大量技术难点，甚至需要与正极材料等进行联合研发和验证。
二是正极领域，目前，硫化物全固态电池用高镍三元正极材料等关键材料成为正极材料企业研发重点，当升科技、容百科技等头部企业均已布局。未来，将从高镍三元，向高电压高镍三元、超高镍三元，再向尖晶石镍锰酸锂、层状富锂基等新型正极材料升级。
三是负极领域，能量密度更高的硅基负极，是现阶段较具潜力的新型负极材料，杉杉科技、贝特瑞、翔丰华等头部企业均已布局，部分企业样品已处于客户测试阶段。而未来，全固态电池负极则可能向金属锂方向迭代。
四是隔膜领域，虽然半固态电池仍需要从传统隔膜向氧化物涂覆隔膜升级，但未来全固态电池时代，固-固界面影响下，隔膜将逐渐消失。
五是设备领域，随着固态电池材料和电芯技术、工艺的革新，也将对制造设备产生翻天覆地的变化，创新涂覆、叠片方式等势必需要研发新型设备。
六是下游领域，拓宽固态电池应用场景，将更有利于加快产业化进程。如宁德时代凝聚态电池将率先应用于飞行器等领域。
当前，各国均处于固态电池技术和量产的闯关阶段，我国产业链企业的优势在于拥有全球最大的新能源汽车市场以及头部企业，不过仍需持续提升关键材料等产业链研发和支持能力，从而打好汽车强国、保持全球领先地位的关键一战。
FoFeBat4将重点针对固态电池生产的基本问题提供可行的解决方案，同时创建必要的基础设施便于联盟各方的合作。在创新实验室的框架下，该项目将针对固态电池研究其产业链中的替代生产工艺和技术，推动现有的固态电解质体系进行大规模生产，并对各种电池化学成分进行性能、操作条件和安全方面的测试。亚琛工业大学的电动汽车零部件生产工程系(PEM) 还将参与在干燥室和洁净室条件下进行近系列组装的材料系统测试，以及大型电芯的构建。
固态电解质生产流程 (PEM于2023年初发布的《全固态电池的生产》)
德国亚琛工业大学电动汽车零部件生产工程系 (PEM) 在氢燃料电池、电池回收、固态电池、电驱电机等电动汽车的先进组配件和技术方面有丰富的研究积累。
在固态电池方面，今年年初，PEM与荷兰初创公司Nanoloy合作采用一种新型等离子镀膜工艺提升电极片的生产工艺。当时Nanoroy宣称，其在亚琛大学建立的试验线采用新配置的“等离子打印机”(plasma printer) 技术生产硅含量为50%的高性能阳极，其亚琛的试验线不仅能生产固态电池，还可以优化传统锂离子电池。
亚琛工业大学PEM的eLab 中建立的 Nanoloy 中试线，采用新型等离子镀膜工艺生产电极
2023年2月，亚琛工业大学PEM主席还与德国工程联合会（VDMA）共同发布了《锂离子电池的生产工艺》和《全固态电池的生产》两份关于电池生产工艺创新的综合指南。
然而，国内半固态电池先行。传统液态锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大关键要素组成。而固态电池则是一种使用固态电极和固态电解质的电池。
“传统的液态锂电池两端为电池的正负极，中间为液态电解质。锂离子从正极到负极再到正极的来回移动过程中，电池的充放电过程便完成了。固态电池的工作原理与之相通，充电时正极中的锂离子从活性物质中脱嵌，通过固态电解质向负极迁移。”一位来自动力电池研究院的固态电池研发人员向证券时报记者表示，虽然液态电池技术已相对成熟，但存在电池热失控等安全隐患，随着新能源汽车市场容量快速扩大，动力电池对于高能量密度与高安全性的迫切需求推动着固态电池的发展。
与液态锂电池相比，固态电池具备高安全性、高能量密度、体积小、耐低温等优势。
固态电池可分为半固态、准固态、全固态三种类型，区别在于所包含的液体电解质质量。其中，半固态电池的液体电解质质量百分比小于10%，准固态电池液体电解质质量百分比小于5%，而全固态不含有任何液体电解质，其电解质材料为固态。
目前在全球范围内，全固态电池主要处于研发和试制阶段。上述研发人员表示，从液态电池到固态电池，首先会面临电解质材料的变更，进而带来工艺上的转变。
据介绍，目前固态电池有三大主流技术路线，包括聚合物固态电池、氧化物固态电池和硫化物固态电池。
材料技术、制备技术不够成熟、生产成本过高，成为制约全固态电池产业化的主要因素。行业普遍认为，全固态电池距离大规模产业化至少还需5年时间。正因如此，半固态电池成为公认的更利于产业化的技术路线。
据介绍，目前日韩和欧美等海外企业更倾向于硫化物技术路线，致力于全固态电池的开发，产业化进程相对缓慢；而国内企业多数选择氧化物技术路线，研发的产品多为半固态电池。
有望重塑电池产业链。当前，以全固态电池为代表的新一代动力电池成为全球动力电池产业未来发展的重要方向。为鼓励技术创新，近年来，我国出台了一系列政策支持相关企业围绕全固态电池技术攻关。
2020年国务院发布的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》指出，要加快固态动力电池技术研发及产业化。这是我国首次将固态电池研发上升到国家层面。
今年1月19日，工信部副部长辛国斌特别提及，下一步，工信部要支持企业开展联合创新，加大车用芯片、全固态电池、高级别自动驾驶等技术攻关，进一步提升产品市场竞争力。
中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员陈立泉表示，提升全固态电池能量密度、倍率性能和循环寿命，不仅要关注全固态锂电池的基础科学问题，如新型电解质材料、界面改性和电池失效的机制，也要重视全固态电池的关键技术问题，如电解质的批量生产制备技术、大面积固态电解质薄膜连续制备技术、全固态电池一体化制备技术等。
受上述消息影响，今年以来，A股固态电池板块呈小幅拉升趋势，当升科技、容百科技、翔丰华、杉杉股份等产业链相关公司，均围绕着固态电池的发展趋势进行了技术革新。
以当升科技为例，该公司自主研发了固态锂电正极材料、新型富锂锰基等多款正极材料。2021年、2022年，当升科技分别获得卫蓝新能源和清陶能源的大单采购，采购的核心就是固态锂电材料。
实际上，不止正负极材料企业，连原本受固态电池趋势冲击的电解质企业，也在加速进行技术革新。
电解液龙头新宙邦透露，目前公司固态电池相关专利申请已超30件，参股公司已建固态电池试生产平台及测试线。
随着半固态电池产业化，全固态电池未来可期。材料体系方面，预计正极材料将从高镍三元过渡至富锂锰基，负极将从硅碳负极过渡至金属锂。随着产业链降本和产业化程度提升，固态电池产业各环节将充分受益。
文章来源：固态电池SSB
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