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锂电装备圈首例!高能数造20Ah 硫化物全固态电池针刺不起火不爆炸!

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  固态电池的安全,正在从"实验室承诺"走向"实测验证"。

  近日,高能数造基于自主研发的装备与配套工艺制备的20Ah硫化物全固态电芯(GSS-20,电解液质量占比 0%),按相关标准成功完成针刺试验,全程未起火、未爆炸。

  本次试验参考GJB 2374A-2013《军用锂电池安全要求》中针刺试验方法,使用4mm钢针(较该标准3mm上限加粗)以0.833 mm/s速度贯穿电芯,并留针观察1h。钢针越粗、贯穿截面越大、瞬时短路能量越高;在此严苛条件下仍保持零热失控,本身就是装备与工艺安全冗余的直接体现。

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  陕西顷刻能源科技有限公司检测中心实验室(陕煤集团旗下,CNAS 认可实验室,注册号 CNAS L21804)

  通过针刺,意味着什么?

  要理解这次成果的含金量,需要先把动力电池的安全标尺拉齐。

  液态锂电池——按 GB 38031-2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,需通过针刺、挤压、过充、热扩散等十余项测试,其中针刺要求"钢针贯穿后 2 h 不起火、不爆炸",这是量产的准入基线。

  混合固液电池——按GB/T 43568-2026定义,电解液占比5%~20%,已上车产品在针刺等测试中普遍优于液态,但其安全优势仍有体系边界——体系内仍含液态电解液。

  全固态电池——电解液质量占比 0%。而高能数造这颗20Ah 硫化物全固态电芯,难度是三重叠加:

  •体系最难:硫化物对水氧敏感、界面阻抗高、针刺后极易产气冒烟,是公认安全难度最高的技术路线;

  •容量最大:20 Ah 远超行业当前常见的 Ah 级以下小样品验证,针刺时短路面积更大、释放能量更高;

  •标准更严:实测所用4 mm 钢针超过 GJB 2374A-2013 的 3 mm 上限,全程零热失控。

  这不是"达标式"通过,而是在全固态+大容量+硫化物三重最高难度叠加下,把行业公认的工程难题做成了可复现的实测结果。

  安全不是材料属性,是工程结果

  硫化物电解质是当前离子电导率最高的固态电解质体系之一,但材料本身的优势并不自动转化为电芯的安全表现。从材料到电芯,必须跨越环境控制、界面稳定、压力管理、均匀成型、缺陷抑制等多重工程关口。

  钢针贯穿电芯,机械冲击、电化学反应与热效应在局部叠加。界面是否稳定、结构是否均匀、缺陷是否受控,都会直接决定针刺后的安全表现。

  材料是基础,装备是载体,工艺是路径,过程控制是保障。此次高能数造20Ah硫化物全固态电池通过针刺检测,正是装备设计、工艺参数与过程控制共同作用的工程结果——它验证的不是某一项材料特性,而是一整套工程协同能力。

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  针刺使用直径4mm钢针

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  4mm钢针贯穿电芯-受测样品未起火、未爆炸

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  温度电压趋势图

  超越单点突破:「装备+工艺」的双向奔赴

  单点技术突破无法支撑固态电池的产业化进程。高能数造的核心竞争力是装备与工艺的深度协同——以工艺需求驱动装备设计,以装备能力保障工艺落地。

  与行业常见的"交付设备 + 客户自行摸索工艺"模式不同,我们交付的是经过实测验证、可直接复用的整体解决方案。本次针刺试验的成功,正是这一模式价值的集中体现:它证明了装备的可靠性,也验证了整套工艺体系的安全性与可复制性。

  01 装备设计:把安全规划前置到硬件层

  硫化物体系对水氧环境、工艺压力、设备精度和过程一致性提出了近乎苛刻的要求。一个微米级的制造偏差,都可能影响界面接触和内部结构均匀性,最终反映在电芯性能与安全表现上。

  高能数造将安全规划前置到装备设计阶段,围绕环境、压力、温度、精度、一致性五大关键变量,对"材料处理—极片制备—电解质层成型—转印—叠片—封装—电芯制备"全链路装备进行系统设计。

  这让风险在设计阶段就被提前识别,让工艺参数在生产中得到稳定执行,让每一颗电芯的制造结果都具备一致、可控、可验证的基础。

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  全链路装备图

  从材料到电芯的全链路装备体系,为硫化物全固态电池安全制造提供系统保障

  02 工艺交付:把「痛苦摸索」变为「标准落地」

  硫化物全固态电池量产的最大痛点不是材料本身,而是工艺窗口的极度狭窄与不确定性。行业内多数尝试止步于单一的原纤化处理:形成的纤维取向性强、缺乏三维支撑,极片在后续辊压、堆叠中极易开裂、掉粉;固-固界面阻抗过高、极片良率低下,长期阻碍从实验室走向中试与量产。

  高能数造交付的是经过充分验证的工艺参数包和标准操作窗口:

  •原纤化工艺深度优化:自研产线级设备针对硫化物、氧化物及粘结剂体系深度调优,纤维成型均匀性突破99%,全过程氧、水含量稳定控制在0.1ppm以下;

  •纤维网络三维重构:在原纤化后引入专属强化工序,将取向性纤维转化为无序三维网络,构建均匀致密的立体支撑结构,从根本上解决极片开裂难题;

  •大容量电芯整线方案:依托成熟工艺包,已形成5Ah-20Ah软包电芯的完整设备解决方案,覆盖硫化物、卤化物等主流技术路线。

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  高能数造干湿结合工艺图

  剑指未来,持续突破

  本次高能数造20Ah硫化物全固态电池针刺试验的成功,是高能数造"装备+工艺"协同能力的一次实证,也是硫化物体系工程化道路上的一步。

  我们也清醒看到,全固态电池的产业化仍有多道关口需要持续跨越:更大容量电芯的一致性与良率提升、更长循环寿命下的界面稳定性保持、从20 Ah 向更大容量的工艺迁移,以及制造成本曲线的持续下探——这些既是行业共同的挑战,也是高能数造下一阶段持续攻坚的方向。

  高能数造将继续以"装备+工艺"深度协同为底,与全行业同仁携手,共同推动固态电池时代的全面到来!

  获取全固态电池整体解决方案或技术交流,欢迎联系高能数造技术团队。

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