三星为防止人才流失疯狂加薪

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三星为防止人才流失疯狂加薪,第1张

三星为防止人才流失疯狂加薪

 三星为防止人才流失疯狂加薪,去年12月,三星集团内存部门员工告诉媒体,去年的总奖金金额达到11个月工资,年收入达到“23薪”。三星为防止人才流失疯狂加薪。

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 芯片大战正在全面展开,来自全球各地的技术巨头正在争夺他们在一个不断扩大的市场中的主导地位。从智能手机到电脑、显卡、汽车和冰箱,对芯片的无限需求正在给芯片制造商的产量带来压力。反过来,公司正在利用他们在新冠疫情期间积累的丰厚利润来留住顶尖人才。三星就是这种情况,它正在不遗余力地保留其现有的员工并吸引新人才。

 据《日本经济新闻》(Nikkei)最新报道,三星向员工发放了相当于11个月工资的奖金,以解决合格工程师短缺的问题。11个月的奖金总额包括2021年12月发放的两个月奖金,以及2022年1月额外发放的三个月“服务奖金”,年收入达到“23薪”

 为了正确看待这些奖金,韩国交易所报告称,三星近 110,000 名韩国劳动力的平均年薪工约为 106,000 美元(截至 2020 年 12 月)。考虑到 11 个月的奖金,员工的年薪约为 203,000 美元(约人民币130万元)。考虑到三星支付员工的(校园)餐费和合格子女的学费,总报酬只会更多。

 三星生产大量芯片,包括 Galaxy 智能手机中的 SoC、为最佳游戏显卡(如 NVIDIA GeForce RTX 30 系列)提供动力的 Ampere GPU、用于 PC 的DRAM,以及支持最佳SSD硬盘的NAND。然而,三星并不是唯一一家愿意为防止人才流失而向员工砸钱的公司。亚马逊(Amazon)最近透露,将把科技和企业员工的最高薪酬提高一倍多,从每年16万美元增至35万美元。

 亚马逊的加薪是被迫的,因为疫情只是增加了从谷歌和微软等竞争对手的科技公司挖人的频率。去年年底,随着就业市场的升温,英特尔宣布计划将员工薪酬提高20亿美元。英特尔在美国最重要的业务是在俄勒冈州,那里的员工平均年薪为15万美元。

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 在韩国三星电子内存部门工作的员工告诉媒体,他近期在1月薪资中收到了公司发放的价值三个月工资的“服务奖金”,这使得他去年的总奖金金额达到11个月工资。

 去年12月,三星集团的所有员工已经收到相当于半年工资的“获利奖金”以及相当于两个月工资的“特别奖金”。加上刚获得的服务奖金,内存部门员工去年的总奖金金额达到11个月工资,年收入达到“23薪”。

  慷慨的员工福利

 已故的三星创始人李秉喆三子、三星集团第二任会长李健熙(Lee Kun-hee)打破三星传统,推行“信赏必赏”的奖励工资制度。他在2001年提出薪酬理念——将公司利润部分分配给员工。

 三星干部和员工与公司绩效绑定的收入有两种,其中一种是一年一度评定的“PS”(利润分享),这也就是2021年全体员工价值六个月工资的“获利奖金”的来源。

 每年三星总部都会给下面分子公司下达一个利润目标,经营年度结束后,如果实际利润超过目标利润,超出部分的20%作为奖金分配。三星也是韩国第一批引入“员工分享公司利润”制度的企业之一。

 得益于内存业务的有力提升,三星在2021年重回全球半导体市场的龙头。公司最新财报也显示,2021全年营收达到2796兆韩元的历史新高,营业利润达5163兆韩元。

 根据三星提交给韩国交易所的年度报告,截至2020年12月31日,三星在韩国的雇员达到109,490人,年薪平均为127亿韩元(106万美元),较五年前上升了26%。鉴于2021年的强劲收益,包含奖金在内的薪资平均水平可能会攀升得更高。

 除此以外,李健熙在位时还推行了许多其他福利:员工可以在公司食堂免费享用早、中、晚餐,公司还为他们的孩子支付大部分学费。

  “抢人大战”白热化

 外界认为,三星在今年1月增发价值三个月工资的“服务奖金”,其主要目的是为了留住核心部门的关键人才。随着全球半导体需求的稳步上升,工程师的长期短缺一直困扰着行业内公司的业务推进。

 奖金作为争夺员工的最常见的手段,其他公司自然也没有落后。三星半导体业务方面的竞争对手的SK海力士在2021年的强劲表现之后,在1月给所有员工发放了相当于10个月工资的奖金。

 由于Naver和Kakao等游戏和互联网公司越来越受欢迎,韩国工科专业人才库正在进一步缩小。Naver公司的平均年薪在五年内跃升了近五成,到2020年接近86,000美元,这使得长期以来处于前列的三星公司在韩国“最受员工欢迎的企业名单”上下滑。

 韩国政府也已经意识到人才短缺是对一个核心产业的严重威胁,并采取措施促进人才的发展和储备,例如鼓励国内领先的大学设立半导体相关的课程。

 除了国内,三星还面临着国际层面上的人才争夺战,公司希望以国际领先的激励措施来挖掘并留住周边国家的员工。这对于日本公司尤为不利,因为日企的薪酬结构大都比较僵化。

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 如今,随着科技的发展,全球企业为了尽可能在国际市场这块大蛋糕上分到更多的份额,都尽可能增强自身的实力。要想增强自身的市场竞争力,第一,就要拥有更多先进的技术,第二重要的就是人才了。

 一直以来,人才的争夺,人才的竞争,从来就没有停止过,当然,不仅仅有吸引人才,在留住人才方面,很多企业也是八仙过海,各显神通。前段时间,美国的美光集团为了尽可能留住自己在上海研发中心的高端人才,放出了移民美国这样充满诱惑性的条件。

 但是,这远远不是个例,韩国的三星集团,其实也开始发力了,准备用提高员工待遇的手段,留住自己来之不易的人才。那么,三星为何突然这样做呢?三星和美光此举,其实也很值得国产厂商学习,那么,国产厂商未来究竟要怎样做呢?

  三星提高员工待遇

 据说,在几个星期前,三星放出了一个大动作,当然,这个大动作并不是说三星要出什么高科技产品,当然,想必大家也没有这样期待国,毕竟就是一个“嘴强王者”嘛。言归正传,三星的这个大动作其实就是大幅度提高员工的待遇。

 遥想几周前,三星向全体员工,记住,范围是全体员工,发放了相当于两个月工资的`特殊奖金,除此之外,还有相当于半年工资的常规与利润挂钩的奖金,也就是说,目前只要在三星做出点成绩,那么,最多可能会拿到相当于半年工资的奖金,最少也能拿到相当于半个月工资的奖金。

 这就完了吗?并没有,这是针对那些对公司有贡献的员工的,有没有普遍福利呢?其实也有,三星的员工们可以享受到三星各种食堂的早中晚餐,而且这种三餐完全是免费的。而且,三星员工子女的学费大部分可以由三星承担。

 三星这样的福利可以说让很多人都非常羡慕了,可是,这样的福利是从几周前才开始的,那么,三星为什么突然提高对员工的待遇呢?

  三星为何突然这样发力

 三星为什么突然这样发力,其实也是有迹可循的。据说,在过去的五年时间里面,韩国就发生了397起技术泄露事件,其中三星自然也不能避免。而这样的技术泄露事件,对于三星这样依赖技术优势的企业无疑是一次非常致命的打击。

 而技术为什么会被自己的员工泄露出去,其实归根究底还是因为自己的内部员工没有经受住外界的诱惑,出卖自己任职公司的利益,谋求更多的经济收益。因此,三星或许是准备用提高三星员工待遇这样的手段,用金钱杜绝自己员工继续出卖公司的机密技术。

 再加上,三星集团其实一直以来就有人才流失的现象,2017年8月份,三星前CEO,当初任职三星副总裁的权五铉在一场公开演讲中向韩国政府喊话,韩国半导体出现人才荒,主要面临的问题是韩国半导体人才的海外流失,至于流到哪里,按照权五铉的说法,大部分都流到了我国。

 因此,韩国三星如今这样突然发力,可能是想要遏制三星一直以来多少有点严重的人才外流,想要通过高待遇,高福利,堵住三星人才流失的缺口。

 总的来说,三星如今这样发力,这样的行为其实是值得肯定的,我国目前也存在一定程度上的人才流失,其中有很多好像还是清华北大里面培养出来的高端人才,为什么这些人才会流失,其实和我国国产厂商也是不无关系的,我国国产厂商未来要如何好好学习外国经验,争取减少高端人才的流失呢?

  国产厂商该好好学习了

 我们可以发展,外国企业,不仅仅三星和美光,很多企业都对人才给予了十分的重视,不仅高薪酬,甚至还有各种各样让人艳羡的福利,就像三星一样,那么,我国企业有这样做吗?不能说没有,应该不算普遍。就比如华为,之前为了得到一位俄罗斯的人才,特地将研究所建到这位俄罗斯人才的家乡。

 因此,国产厂商未来要想留住人才,最好还是要尽可能提高人才的待遇,毕竟人才不是世外高人,是需要食人间烟火的。

 另外,除了以上的福利待遇之外,国产厂商还需要给予人才相当的尊重,让人才感受到来自于企业,来自于团体的重视,不至于萌生出怀才不遇,没有可以发挥自己才能舞台这种想法以及出现这种情况。待遇和重视双管齐下,国产厂商如果好好学习,相信我国人才流失会大大减少。

 美光集团赤裸裸转移留住我国高端人才,三星提高对自己员工,对自己公司人才的福利和待遇,其实都是这些企业防止人才流失,可能还有点吸引人才,这样一个手段。而这样的手段其实也是值得当下我国企业学习借鉴的,希望未来,我国的人才现状真的能如华为任正非所说的“让自己养的鸡回到自己的窝里下蛋。“

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关卡模式:挑战

剧情角色:漩涡鸣人

敌人总数:3波

对战BOSS:漩涡鸣人()

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2024属龙人全年运势

芯东西( :aichip001)

| 高歌

编辑 | 心缘

芯东西5月20日报道,上周,文在寅亲自访问了位于京畿道平泽市的三星半导体制造中心,参与了“K—半导体战略报告大会”,并发表了演讲。

在演讲中,文在寅提到,全球半导体竞争正变得越来越激烈,半导体竞争已经超越了公司层面,成为了角力的一大战略领域。企业未来10年将投资510万亿韩元(约合3万亿),也会提供全方位支持,建设半导体强国。

当天,存储芯片供应商与晶圆代工厂商三星宣布将增加系统LSI和晶圆代工业务的投资,总额将达到171万亿韩元(约9737亿);随后,存储芯片供应商SK海力士也声明,将首先投资8英寸晶圆代工业务,以缓解全球芯片短缺问题。

官媒韩联社评论,半导体制造在非内存芯片领域落后于世界同行,要在保住内存芯片市场地位的同时,实现逻辑芯片制造能力的提升。此外,韩联社还援引了三星落后于台积电的例子。

芯片工艺主要分为逻辑芯片和存储芯片,两种芯片的核心部件、晶体管结构都有区别,两者工艺制程的命名方式也存在差异。我们通常提到的3nm、5nm一般都指的是应用在手机SoC、电脑CPU、GPU等逻辑芯片的制程。

但实际上,的逻辑芯片制造份额仅次于中国,为全球第二。由此可见,本次半导体产业恐怕会在芯片制造领域向中国发起挑战。

芯东西将整理三星、SK海力士和三方的最新动态,解析为何三星会被台积电创始人视为强劲对手,探究芯片制造的潜力究竟如何。

文在寅在活动现场进行演讲( :青瓦台)

一、三星、SK海力士发力芯片制造

在文在寅访问三星半导体制造中心、发表有关加强逻辑芯片制造演讲的当天,三星宣布,将在2030年前增加38万亿韩元(约2163亿)对系统LSI(半导体和软件)和晶圆代工业务的投资,总投资额将达到171万亿韩元(约9737亿)。

三星称,该计划有望帮助公司在2030年成为世界逻辑芯片者的目标,在过去两年里,三星已经加强了与半导体设计公司、设备制造商及学术界的合作,正朝着这个目标迈进。

另外,三星也将在平泽建设一条新的产线,配备了最新的P3设施,将采用极紫外(EUV)光刻技术生产14nm DRAM颗粒和5nm逻辑芯片。

三星副董事长兼设备解决方案部主管Kinam Kim说:”整个半导体行业都面临着分水岭,现在是制定长期战略和投资计划的时候了。”

三星平泽芯片工厂( :三星)

相比于三星,SK海力士在逻辑芯片制造领域较为落后,其非内存产品和代工业务收入仅占总营收的2%。

在13日当天,SK海力士联合首席执行官兼副董事长称,SK海力士将首先投资8英寸(200mm)晶圆代工业务。

另外,3月份SK集团的并购专家被正式任命为SK海力士的联合首席执行官。因为该并购专家曾参与了SK海力士对日本芯片厂商铠侠(前身为东芝存储)和英特尔NAND业务的两次收购,有业内人士预计,SK海力士未来可能会通过并购扩大非内存业务。

同时,之一座SK海力士还计划在首尔以南的龙仁市的一个半导体集群再建设四个晶圆厂,之一座预计于2024年开工,最早可能在2025年实现生产。

二、日美欧材料设备厂商陆续布局

因为担忧贸易关系紧张,也有多家日本半导体材料厂商于建厂。2022 年,关东电化学工业公司开始在天安市生产氟化氮(NF3),该气体通常在微电子领域用作清洗剂或刻蚀剂。

本月,据外媒报道,半导体材料巨头东京应化在的光刻胶产能将增加一倍。光刻胶是芯片制造的重要材料、难度较高,也是贸易中被日本出口到的三种半导体材料之一。至今仍需大量进口日本光刻胶。

日本氟供应商大金工业计划在新建工厂来生产半导体制造工序使用的气体。该公司将与的半导体制造设备厂商共同成立合资企业,并投资40亿日元(约24亿)在当地建设工厂。新工厂将从2022年10月开始生产用于半导体蚀刻工序的气体。

此外,荷兰光刻机供应商AL准备在建造一个EUV再制造工厂。再制造工厂可以将对老旧光刻机进行修复、升级,提升EUV光刻机产能。美国杜邦也决定在生产用于EUV的感光材料。

这些材料厂商纷纷布局,从某种程度上证明了半导体产业发展确实被很多业界人士看好,也加强了半导体材料、设备这个薄弱环节。

SK海力士的存储工厂( :韩联社)

三、:构建全球规模更大的半导体产业带

为了在世界半导体竞争中取得优势,计划在2030年内构建全球规模更大的半导体产业带——“K-半导体产业带”,将包括半导体生产、原材料、零部件、设备和设计各个环节。

该产业链从西部北起依次经板桥、器兴、华城、平泽、温阳等城市纵向相连,东部覆盖利川、龙人、清州,呈“K”字形。其中板桥为无晶圆半导体产业的中心,器兴将作为晶圆代工业务的枢纽,华城和平泽继续充当存储芯片生产。

K半导体产业带示意图( :韩联社)

和国有的电力公司将承担该产业带电力设施建设50%的成本。

根据规划,将为芯片厂商提供各种税收和补贴。例如,将为芯片研发投资提供40%-50%的税收抵免,并为相关设施提供10%-20%的税收,而目前企业设施投资仅有3%的税收抵免。

同时,产业通商部宣布,计划加强半导体人力培养,确保发展成半导体强国。

外媒称,产业通商部计划扩大大学配额,并提供诸如学士、硕士、博士教育以及实践教育的支持,计划10年里,培训共有36000名半导体行业人才,包括14400名学术人士、7000名专业人才和13400名。

此外,还计划新设1万亿韩元(约合57亿)的长期帮助半导体度过短缺危机。

还准备制定一项针对半导体的特殊,将加强对核心技术合作伙伴的并购和安全管理,促进汽车半导体供应链安全。

产业通商部部长Seung-wook Moon说:“如果今天宣布的K半导体战略顺利实施,出口有望从2022 年的993亿美元(约6386亿)增加到2030年的2000亿美元(约13万亿),半导体行业人数总数将增加到27万人。”

四、芯片制造业潜力可观

芯片制造具有很多独特的优势,其半导体企业实力、重视程度和执行力都很强。而当前的全球半导体供应链生态也对发展芯片制造有一定的帮助。

从企业来讲,经历了长期的半导体分工后,SK海力士和三星都在的引导、帮助下成为了存储领域的龙头,也是全球半导体头部玩家。其中三星是唯二可以量产5nm芯片的头部玩家,在技术上处于之一梯队。

而且SK海力士和三星两家公司都背靠财阀,资金较为充裕,也容易从银行,也舍得砸钱提升技术实力和产能。

从来讲,一向重视半导体产业,曾多次帮助产业发展,成果也比较显著。本次的“K战略”涉及人才、资金、基础建设、技术整合等方面,都是芯片制造中最重要的,体现了在半导体领域的专业性。

此前,台积电的创始人张忠谋曾感慨,中国的晶圆制造优势得来不易,呼吁中国留住这一优势。

他提到,晶圆制造的优势与中国类似,人才调动方便、本国工程师、经理人优秀。

本次的“K战略”无疑会放大这种优势,以三星、SK海力士为核心,构建类似于中国的半导体设计、制造、封测、设备材料供应链。

如果从全球半导体供应链来看,芯片制造份额过于集中在中国,已经引起欧洲、美国、等的焦虑,全球缺芯更是加深了这种焦虑。

为此,各国也在加强本土半导体供应链,保证供应安全,从某种程度上分散了芯片制造投资。

与美国相比,距离中国这个全球更大的半导体市场也更近,运输成本更低,成本竞争力也更强。

台积电创始人张忠谋也认为,美国工程师人才稀少,制造业有所衰落,长期来看晶圆厂运营成本较高。

但是美国具有更多的终端用户,苹果、高通等美国大客户也是台积电和三星争夺的焦点。从这个角度看,美国更容易吸引晶圆厂的投资。事实上,三星、台积电都将赴美建厂。

相比于欧洲,半导体则具有一些优势。比如在逻辑芯片制造领域,三星仅次于台积电,而有意在欧洲建设晶圆厂的英特尔则还无法量产5nm芯片。

另外,英飞凌、恩智浦、意法半导体等欧洲本土芯片企业由于多采用成熟制程,对先进制程投资意向不大。

综合来看,芯片制造潜力较大,未来可能和美国一起挑战的芯片制造地位。值得注意的是,半导体产业在芯片设计、半导体设备材料等方面仍存短板,可能会在发展芯片制造能力的过程中遇到瓶颈。

结语:多国聚焦芯片制造,发展潜力需重视

随着5G、AI、自动驾驶等各类新技术发展迅速,半导体需求也不断加大,已经有专家用石油来类比半导体的重要性。而随着半导体短缺的不断发酵,各国都开始“勘探油井”,想要保证自己的半导体供应安全。

芯片制造作为整个半导体供应链的核心环节,技术难度高,资金投入巨大,成为了各国半导体计划的焦点。其中,因为独特的地理优势、企业积累,在芯片制造行业具有一定的潜力,不可忽视。

参考信源:通信世界全媒体《需求、供应链风险双驱动,日本半导体材料厂商扩大在等地布局》、韩联社《文在寅:力争2030年成为综合半导体强国》、三星官

以上就是与2024属龙人全年运势相关内容,是关于三星的分享。看完2026年属马是什么命后,希望这对大家有所帮助!

车东西(公众号:chedongxi)文 | Bear

三星在全固态电池的量产之路上取得了突破性的进展!

日前,三星高等研究院与三星日本研究中心在《自然-能源》(Nature Energy)杂志上发布了一篇名为《通过银碳负极实现高能量密度长续航全固态锂电池》的论文,展示了三星对于困扰全固态电池量产的锂枝晶与充放电效率问题的解决方案。

▲三星在《自然-能源》杂志上发表论文

据了解,这一解决方案将帮助三星的全固态电池实现900Wh/L(区别于Wh/kg的计量单位,因不同材料密度不同,二者不可换算)的能量密度,1000次以上的充放电循环以及998%的库伦效率(也可称为充放电效率)。我国目前较为先进的固态电池技术虽然同样也能够实现1000次以上的充放电循环,但在库伦效率方面目前还达不到接近100%的程度。

据论文介绍,三星通过引入银碳复合负极、不锈钢(SUS)集电器、辉石型硫化物电解质以及特殊材料涂层,对固态电池的负极、电解质与正极进行了处理,有效解决了锂枝晶生长、低库伦效率与界面副反应,这三大固态电池量产所面临的核心问题,推动固态电池技术离产业化更进一步。

关键技术的突破,意味着固态电池市场卡位赛的开启,包括松下、宁德时代、丰田、宝马在内的一众玩家磨刀霍霍。可以预见,未来五年,固态电池技术将会成为这些公司技术交锋、产业布局的关键所在。

而三星,则会因为率先实现了技术上的突破,在这场竞赛中拥有相当大的领先优势。

一、全球争夺固态电池新风口 三星率先取得技术突破

固态电池一度被视为最适合电动汽车的电池技术,但这究竟是一种什么样的技术呢?

单从字面上理解,全固态电池意味着将现有电池体系中的液态电解质,完全替换为固态电解质。但在电池产业的定义中,固态电池有着三大技术特征——固态电解质、兼容高能量的正负极以及轻量化的电池系统。

固态电解质很好理解,区别于传统锂电池中所使用的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯等液态电解质,固态电解质是一种新型的,作为电池正负极之间离子移动通道的材料,目前主要分为三类——聚合物材料、无机氧化物材料、无机硫化物材料。

与液态电解质对比,固态电解质具有高温下稳定、不易燃的理化特性,同时其机械结构也能抑制锂枝晶生长,避免其刺穿隔膜造成电池短路。

同时,常规液态电解质高压之下易氧化的特点对于固态电解质而言也不复存在,因此固态电池可采用能量密度更高、放电窗口更高、电势差更大的正负极解决方案。

而由于固态电池电芯内部不含液体,可以实现先串联后并联组装的方式,减轻了电池PACK的重量;固态电池性质稳定的特点,也可以省去动力电池内部的温控元件,进一步实现动力电池的减重。

上述三大特征所对应的,正是固态电池对比传统锂电池所具有的技术优势。简单来说,就是更高的能量密度、更大的放电倍率、更长的循环寿命以及更加轻量化的电池系统设计。

这些技术优势决定,固态电池将会是未来十年内最适合电动汽车的动力电池,以动力电池产业内部对固态电池量产进度的研判,到2025年之后,固态电池将逐渐成为动力电池领域的主流产品。

可以说,谁抢下了固态电池,谁就抢下了未来十年内,新能源产业发展的先机。

在这一思想的主导下,丰田、宝马、大众等国际一线车企,松下、三星、宁德时代等动力电池企业,甚至是戴森、NGK|NTK等跨界而来的巨头玩家,纷纷涌入固态电池领域,试图通过投资并购、技术合作、独立研发等手段,在固态电池尚未实现产业化之前完成卡位。

▲大众推出了搭载固态电池的奥迪PB18 e-tron

但当这些玩家真正下场布局的时候,固态电池的技术难度远超他们的想象。当下固态电池技术距离量产还需要解决诸多难点,有研究显示,锂枝晶的形成、界面阻抗导致的库伦效率低、固态电解质与正负极产生副反应等问题在固态电池的实验中尤为明显。

三星日前在《自然-能源》杂志上发表的论文,正式针对这些问题提出了解决方案。

▲三星在《自然-能源》杂志上发表论文

首先,三星通过银碳复合材料与不锈钢(SUS)集电器减少了负极锂离子过量不均匀沉积,并采用锂离子迁移数更高的硫化物固态电解质(一般液态电解质锂离子迁移数为05,硫化物固态电解质锂离子迁移数为1),减少了电解质中锂离子的沉积,在负极与电解质两个区域内减少了锂枝晶形成的可能性。

其次,三星对NCM正极层进行了LZO涂层的涂覆处理,使用05nm的LZO涂层将正极材料与硫化物固态电解质分隔开,并通过LZO涂层自身良好的电导率实现阻抗的减小,用以提升电池系统的库伦效率。

与此同时,LZO涂层与银碳复合材料层的存在也阻断了硫化物固态电解质与正负极产生副反应的可能,最大限度地保证了固态电池在工作过程中的正常表现与可循环性。

通过这套解决方案,三星的全固态电池实现了900Wh/L的能量密度、1000次以上的充放电循环以及998%的库伦效率。

而同样在研究固态电池的丰田、松下团队,目前的固态电池技术虽然能做到更高水平的循环次数,但其能量密度仅为700Wh/L,库伦效率也在90%左右。宁德时代的固态锂电池理论上能够做到1000Wh/L以上的能量密度,但在库伦效率方面,同样要弱三星一筹。

三星的这套解决方案有效地克服了固态电池产业化的技术难点,如果以卡位赛的思路来评价三星在众多对手中间的地位,那么三星在固态电池关键技术上的突破,无疑为其赢下了起跑阶段的优势。

二、三星解决锂枝晶生长问题的三大法门

三星在全固态电池研究过程中遇到的第一个难题就是锂枝晶问题,锂枝晶的形成对于所有的锂电池而言,都是不得不面对的问题。

其生成原理是锂离子在负极与电解液中的不均匀沉积,所形成的树杈状的锂离子结晶体,这些结晶体在放电倍率超过电池设计上限以及长期的充放电循环中均有可能出现。

而锂枝晶一旦出现,则意味着电池内部的锂离子出现了不可逆的减少,同时锂枝晶会不断吸附游离的锂离子实现生长,最终可能会刺破隔膜,导致电池正负极直接产生接触引发短路。

曾有观点认为,固态电解质的力学特性能够抑制锂枝晶的生长,阻止其对隔膜的破坏,但实际上,这样的设想并未实现。

有研究显示,通过固态电解质离子通道的锂离子抵达负极时的位置更不均匀,固态电解质与负极界面之间也存在间隙,因此容易造成锂离子的不规则沉积,从而形成锂枝晶。并且在这种情况下,导致锂枝晶出现的电压甚至低于传统的锂电池。

面对这一难题,三星提出了一种三合一的解决方案:

1、银碳复合材料层

三星在硫化物固态电解质与负极材料之间,添加了一层银碳复合材料层。

其充电过程中的工作原理,是在锂离子通过电解质抵达负极最终沉积的过程中,使锂离子与银碳材料层中间的银离子实现结合,降低锂离子的成核能(可简单理解为聚集在一起的能力),从而使锂离子均匀地沉积在负极材料上。

▲银碳复合层(红线部分)在电池结构中的示意图

而放电过程中,原本沉积在负极材料上的银-锂金属镀层中,锂离子完全消失,返回正极,银离子则会分布在负极材料与银碳复合材料层之间,等待下一次充电过程中锂离子的到来。

针对银碳复合材料层是否在锂离子沉积过程中产生了效果,三星团队进行了对照实验。

首先,该团队研究了无银碳复合材料层,负极直接与硫化物固态电解质接触的情况。

当充电率(SOC)50%,且充电速率为005C(034mAh/cm2)时,尽管锂离子在负极的沉积并不致密,但其沉积物较厚且形状随机,具备生成锂枝晶的可能性。

▲无银碳层时锂离子在负极的沉积情况

并且,在10次完整充放电循环之后,该电池容量与初始容量对比出现了大幅下滑,大约在经历了25次充放电循环之后,电池的容量已经下降至初始容量的20%左右。

▲无银碳层电池电量衰减情况

据三星研究团队分析,这种情况很可能是电池内部产生了锂枝晶,导致活动的锂离子数量大幅减少,从而减少了电池的放电容量。

而在存在银碳复合层的情况下,首次充电过程(01C,068mAh/cm2)中,锂离子通过银碳层后,在负极形成了致密且均匀的沉积物。

据三星研究团队推测,银碳层中的银在锂离子经过时,与锂离子进行结合,形成银锂合金,降低了锂离子的成核能,并在抵达负极的过程中形成了固溶体,使锂离子均匀地沉积在负极材料上。

▲银离子在多次循环后的分布情况

而在随后的放电过程中,电子显微镜下的图像显示,锂离子100%返回了正极材料,并未在负极材料中存在残留,这意味着本次充放电的过程中,锂离子几乎没有发生损失,也没有存留沉积,避免锂枝晶的形成。

2、SUS集电器负极

银碳复合材料层很大程度上解决了锂离子不均匀沉积的问题,但为了尽可能减少锂枝晶的形成,还需要对电池中“过量”的锂进行削减。

提出这一说法的原因,是因为三星发现被盛传适合作为高能量密度(3,860 mAh g1)负极材料的金属锂,在固态电池中并不适用。

过量的锂在高电压的作用下很可能会自发聚集,形成锂枝晶。

因此,三星在其全固态电池解决方案中使用了不含锂的不锈钢(SUS)集电器作为负极,作为锂离子的沉积载体和电池的结构体而言,SUS材料的机械强度十分可靠。

并且由于负极材料不含锂,也能够抑制锂枝晶的形成。

3、辉石型硫化物固态电解质

锂枝晶形成的另一处位置是电解质,由于传统电解质锂离子迁移数通常为05,过量放电造成的大量锂离子迁移会使锂离子沉积在离子通道内,在长期的循环中有可能形成锂枝晶。

而三星在全固态电池解决方案中使用的电解质是锂离子迁移数为1的辉石型硫化物固态电解质,其锂离子迁移数较一般电解质更大,不容易使锂离子沉积其中,因此也能够抑制锂枝晶的形成。

通过上述三种方法,三星的全固态电池解决方案有效避免了锂枝晶的形成,在其数千次的循环试验中,采用这一方案的固态电池没有形成锂枝晶。

三、特殊涂料解决阻抗问题 充放电效率高达998%

针对全固态电池研发的另外两个难点——界面阻抗高引起的库伦效率问题、固态电解质与正负极产生副反应的问题,三星也给出了解决方案。

在固态电池中,固态电极与固体电解质之间会形成固-固界面,与传统电池的固-液界面拥有良好的接触性不同,固体与固体之间的直接接触难以做到无缝。即是说,固-固界面的接触面积要比相同规格的固-液界面接触面积小。

根据接触面积影响离子电导率的原理,接触面积越小,界面之间的离子电导率就越低,阻抗也就越大。

而在相同电压下,阻抗越大,电流也就越小,电池的库伦效率就越低。

不仅如此,固态电解质在与活性正极材料接触的过程中,也会产生界面副反应。

根据加州大学圣地亚哥分校的研究成果,正极锂离子脱嵌过程中产生的氧将会与硫化物固态电解质中的锂产生强烈的静电作用,电解质与正极材料之间阳离子的互扩散会形成SEI膜(一种覆盖在电极表面的钝化层),并在反复的循环中出现增厚、阻碍离子运输的现象。

这一现象也会导致电池的库伦效率降低。

为应对上述两个问题,三星在正负电极方面均进行了处理。

在正极方面,三星通过对正极NCM材料涂覆一层5nm厚的LZO(Li2O–ZrO2)涂层,用来改善正极与电解质固-固界面的阻抗性能。

▲NCM正极材料外涂覆的LZO涂层

与此同时,涂覆的LZO涂层阻断了正极材料与硫化物固态电解质之间的副反应,这使得二者间不会出现SEI膜,库伦效率得到了提升,放电容量的衰减也同时被大幅减缓。

在负极方面,硫化物固态电解质通过银碳层与负极间接接触,界面阻抗同样得到了改善,银离子还能够帮助锂离子完成在负极的均匀沉积,阻抗进一步减小。

而三星使用SUS集电器作为负极材料的另一个原因也是因为SUS集电器与硫化物几乎不产生反应,也就是说负极与硫化物固态电解质的副反应的可能性也被断绝。

除此之外,三星所选用的辉石型硫化物固态电解质拥有与一般液态电解质相同的离子传导率(1-25ms/cm),因此,该电解质本身的导电能力就很强,对于提升库伦效率也有帮助。

在三星研究团队1000次的充放电循环中,该套电池解决方案的平均库伦效率大于998%。而在去年7月,我国中科院物理所发表的固态电池解决方案中,其电池的库伦效率大约为938%。

四、三星领先一步 其他玩家仍有五年窗口期

三星的全固态电池解决方案,在一定程度上解决了当下固态电池产业化的三大技术难点。关键技术被攻克,意味着固态电池离产业化更进一步,电动汽车能用上固态电池的日子,也变得更近了。

三星研究团队在论文中直言:“我们研发的全固态电池拥有900Wh/L以上的能量密度与1000次以上的充放电循环寿命,出色的性能使得这套解决方案成为固态电池领域的关键性突破,很可能助推全固态电池成为未来电动汽车高能量密度与高安全性电池的选择。”

但需要注意的是,当一家企业宣布完成前瞻性技术关键难点突破的同时,也意味着该企业的技术壁垒正在建立,其他企业的机会则相应缩小。尤其是在电池这类技术优势大过天的产业中,技术壁垒的突破难度不言而喻。

此前,日本锂电材料商日立化成完成碳基负极技术研发,对我国材料企业的封锁时长达到30年之久。

而三星、LG化学、SKI等企业更是早早布局电池上游的隔膜、电解液、电极等领域,培养了自己的供应商体系的同时,将大量专利收入手中,形成了对其他电池企业的封锁之势。

此次三星率先突破固态电池技术难点,势必也会对其他电池企业进行专利封锁,中日韩等动力电池企业突破固态电池难点的技术路径又少了一条。

这就是三星在固态电池卡位赛中,取得先发优势的结果。

但对于三星而言,先发优势并不意味着胜券在握。固态电池的量产对于三星来说,仍有许多难点。

首先,硫化物固态电解质对生产过程的要求极高,暴露在空气中容易发生氧化,遇水易产生 H2S 等有害气体,生产过程需隔绝水分和氧气。

其次,银碳层的规模化投产需要规模不小的贵金属银的采购,成本颇高。

对于近年来盈利状况不佳的三星电池业务而言,新建产线采购贵金属的成本与固态电池量产后的市场之间形成的投入产出比,值得衡量。

因此,在固态电池的风口还未到来之前(业内认为会在2025年小规模量产),其他动力电池企业仍然拥有一段市场与技术的窗口期,固态电池的第一把交椅目前仍然虚位以待。

在日本,松下已经与丰田结盟,在两年之前拿出了700Wh/L能量密度的固态电池解决方案。

国内宁德时代近日公布的专利则显示,其全固态锂金属电池的能量密度理论上能够超过1000Wh/L,中科院物理所也完成了能将固态电池库伦效率提升至93%以上的材料研发。

美国动力电池初创公司Solid Power得到了现代、宝马、福特等车企的投资,宣布将在2026年量产能够用于电动汽车的固态电池。

可以预见的是,未来五年内,动力电池产业将围绕固态电池这一关键技术打响一场暗战。中、日、美、韩的动力电池企业均已入场布局,准备在固态电池风口到来之时,争抢该领域的龙头位置。

结语:固态电池难点被三星攻克

在此前的固态电池研发中,锂枝晶问题、库伦效率问题与界面副反应问题难倒了众多电池领域的研发团队。

但此次三星通过银碳复合材料与SUS集电器负极,有效解决了锂枝晶形成的问题,LZO涂层对正极的包覆也使得电池系统的库伦效率达到了998%。

可以认为,固态电池技术的关键难点已被三星攻克,固态电池产品距离量产又近了一步。

这一现象意味着在未来五年的时间里,布局固态电池领域的车企、动力电池供应商以及跨界玩家都将顺着这一思路进行研究,推动固态电池领域实现从研发到量产的突破。

综合入局玩家体量、资本助推以及电动汽车产业的需求三点来看,固态动力电池产业的风口或许很快就会到来。

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