固態(tài)電池作為高比能量、高安全的電池備受關(guān)注。

在中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2025）上，全固態(tài)電池依然是關(guān)注重點(diǎn)。論壇上，很多專家和企業(yè)都對(duì)全固態(tài)電池進(jìn)行了闡述。

先解決兩個(gè)業(yè)內(nèi)最關(guān)心的問(wèn)題，量產(chǎn)時(shí)間和安全性問(wèn)題。

中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高預(yù)測(cè)，目前看全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化開(kāi)始的時(shí)間為2027—2028年，以實(shí)現(xiàn)電池比能量400Wh/kg為目標(biāo)；2030—2035年，500Wh/kg也將進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

安全方面，全固態(tài)并不是完全沒(méi)有安全問(wèn)題的電池。中國(guó)電子科技集團(tuán)第十八研究所研究員肖成偉表示，全固態(tài)電池在安全性有了很大提升，但電池?zé)崾Э氐膯?wèn)題還是存在，并不是完全沒(méi)有安全問(wèn)題的電池，它的熱失控溫度相比液態(tài)會(huì)提升30-50℃，在高比能情況下對(duì)電池安全性提升會(huì)有很大的保障。

01

產(chǎn)業(yè)化路線：2030量產(chǎn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

在論壇上，歐陽(yáng)明高和肖成偉都對(duì)全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化時(shí)間做出了預(yù)測(cè)，二者觀點(diǎn)大體一致。

歐陽(yáng)明高表示，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化預(yù)計(jì)在2027-2028年起步，到2030年實(shí)現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，屆時(shí)能量密度可達(dá)400Wh/kg。在2030-2035年間，能量密度為500Wh/kg的車用全固態(tài)電池也將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

根據(jù)新能源汽車路線圖3.0制定的目標(biāo)是，全固態(tài)電池2030年做到500Wh/kg；2035年做到600Wh/kg，2040年做到700Wh/kg。當(dāng)然產(chǎn)業(yè)化可能要比這往后延5年。

肖成偉給出的發(fā)展預(yù)測(cè)是，2025年推出全固態(tài)樣車；2027年希望實(shí)現(xiàn)百輛到千輛級(jí)的示范；2030年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池小規(guī)模量產(chǎn)和整車應(yīng)用；2035年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)。

根據(jù)新能源汽車路線圖3.0所設(shè)定的目標(biāo)，全固態(tài)電池在2030年應(yīng)達(dá)到500Wh/kg的能量密度；到2035年提升至600Wh/kg，而到了2040年則需達(dá)到700Wh/kg。不過(guò)，實(shí)際的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程可能會(huì)比這些目標(biāo)延后約五年。

肖成偉提出了他的發(fā)展預(yù)測(cè)：預(yù)計(jì)在2025年推出全固態(tài)電池樣車；2027年期望實(shí)現(xiàn)從百輛到千輛級(jí)別的示范運(yùn)行；2030年將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的小規(guī)模量產(chǎn)及整車應(yīng)用；而到了2035年，全固態(tài)電池將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

在能量密度方面，肖成偉根據(jù)汽車工程學(xué)會(huì)科技評(píng)論“全固態(tài)電池掛件科學(xué)問(wèn)題探討與產(chǎn)業(yè)化展望”提供的信息，給出了理想的發(fā)展過(guò)程，即2027年，全固態(tài)電池單體應(yīng)達(dá)到400Wh/kg的能量密度，循環(huán)生命周期超過(guò)1000次，并實(shí)現(xiàn)2C的快速充電能力；2030年目標(biāo)是500Wh/kg，而到了2035年，期望全固態(tài)電池的能量密度能達(dá)到700Wh/kg。

02

技術(shù)路線：硫化物和聚合物復(fù)合電解質(zhì)

在技術(shù)路線選擇上，歐陽(yáng)明高認(rèn)為，全固態(tài)電池的主體電解質(zhì)可能還是硫化物。肖成偉也指出，目前產(chǎn)業(yè)化路線主要是硫化物和聚合物復(fù)合電解質(zhì)兩條路線。

具體來(lái)看，正極材料升級(jí)方向?yàn)槌哝嚭透讳囧i基，負(fù)極升級(jí)方向?yàn)楣杌牧吓c鋰金屬。

在材料體系方面，歐陽(yáng)明高也表示，現(xiàn)階段，全固態(tài)電池要做到400Wh/kg的能量密度，負(fù)極材料必須更換為硅碳負(fù)極，到2030—2035年，正極還可以一直用高鎳三元。

下一階段，當(dāng)全固態(tài)電池要實(shí)現(xiàn)500Wh/kg，負(fù)極材料就必須更換為鋰金屬了，因?yàn)楣杼钾?fù)極無(wú)法滿足這一要求。然而，使用鋰金屬也面臨諸多難題，比如鋰枝晶生長(zhǎng)、體積膨脹以及熔點(diǎn)低（鋰的熔點(diǎn)僅為180℃）等問(wèn)題。歐陽(yáng)明高表示，目前，學(xué)術(shù)界提出了在鋰金屬表面形成鈍化層的解決方案。

03

發(fā)展難點(diǎn)：材料本征缺陷和制造工藝雙重挑戰(zhàn)

國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司首席科學(xué)家朱星寶指出，固態(tài)電池在材料本征方面存在諸多缺陷。

例如，氧化物電解質(zhì)，存在材料碎裂以及制備過(guò)程中工藝放大困難的問(wèn)題；硫化物則面臨空氣穩(wěn)定性差的困擾；聚合物的離子電導(dǎo)率較低；氫化物合物化學(xué)穩(wěn)定性欠佳；鹵化物在制備工藝和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)不佳。薄膜電池雖最早研發(fā)成功，但難以放大生產(chǎn)，只能制作小電池。

當(dāng)下，全固態(tài)電池面臨的最大技術(shù)瓶頸是正極、負(fù)極與固態(tài)電解質(zhì)之間的高界面阻抗。這主要是因?yàn)椴牧辖佑|時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生接觸空隙，進(jìn)而導(dǎo)致電化學(xué)不穩(wěn)定性增加，為此需要采用加壓工藝。不僅在制備過(guò)程中需要加壓，使用過(guò)程中也同樣如此。

肖成偉表示，目前全固態(tài)電池通常需要施加30-50個(gè)大氣壓的外部壓力，這對(duì)整車設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)，也限制了其應(yīng)用。理想的壓力水平是控制在3-5個(gè)大氣壓以內(nèi)。

負(fù)極方面同樣問(wèn)題重重。現(xiàn)階段使用的碳硅負(fù)極以及未來(lái)的鋰金屬負(fù)極都存在各自的問(wèn)題。歐陽(yáng)明高認(rèn)為，負(fù)極的重點(diǎn)攻關(guān)方向是研發(fā)高容量、低膨脹、長(zhǎng)壽命的硅碳負(fù)極，將膨脹率控制在20%以內(nèi)。

朱星寶提出，僅靠簡(jiǎn)單的外部約束力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需從黏結(jié)劑、硅碳體系設(shè)計(jì)、硅表面包覆和沉積等角度進(jìn)行優(yōu)化。若要追求更高的能量密度，采用鋰金屬負(fù)極時(shí)，還會(huì)面臨鋰金屬粉化和庫(kù)倫效率低的問(wèn)題。

此外，鋰枝晶生長(zhǎng)也是一大難題。廈門大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士孫世剛介紹說(shuō)，即使是固態(tài)電池，鋰枝晶仍可能沿著固態(tài)電解質(zhì)晶界生長(zhǎng)，從而引發(fā)短路。

正極方面的問(wèn)題是，高電壓高比容量材料的穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)衰減。目前，行業(yè)內(nèi)通過(guò)構(gòu)筑人工SEI膜、構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)鋰金屬負(fù)極、調(diào)控鋰金屬電極/電解質(zhì)（液、固）界面等方式，來(lái)抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，提升鋰金屬電池的循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí)，還會(huì)采取提升電極、電解液液表界面穩(wěn)定性，強(qiáng)化溶劑化結(jié)構(gòu)的聚合度，優(yōu)化去溶劑化過(guò)程、結(jié)構(gòu)組分，強(qiáng)化表界面鈍化保護(hù)層等措施。

寧波容百副總裁兼中央研究院院長(zhǎng)李琮熙也指出全固態(tài)電池面臨的挑戰(zhàn)。

在成本端，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的關(guān)鍵原料，硫化鋰的價(jià)格在幾年前還高達(dá)1500美元/千克，是液態(tài)電解質(zhì)的150倍，但當(dāng)下通過(guò)工藝優(yōu)化，良率的提升，利用硫化氫等化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)，使得硫化鋰的生產(chǎn)成本正在迅速降低，隨著硫化鋰和硫化物固態(tài)電解質(zhì)的規(guī)模化生產(chǎn)，干法電極技術(shù)的引入，材料和零部件的簡(jiǎn)化，預(yù)計(jì)到2035年，電芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。

制造工藝端，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化在制造工藝上的主要障礙在于加壓和堆疊。在加壓工藝上，為了解決全固態(tài)電池特有的界面接觸性較差問(wèn)題，需借助能實(shí)現(xiàn)高溫高壓的等靜壓機(jī)，但這類設(shè)備以液體為壓力介質(zhì)，需要加入密封工序，僅這工序就需要30分鐘，而在近期，業(yè)內(nèi)除了均勻加壓設(shè)備，還創(chuàng)新性地引入了食品行業(yè)中的真空設(shè)備工藝進(jìn)行多方面的嘗試。

最近也有成功案例顯示，通過(guò)這類新型設(shè)備可以成功制造出壓縮率40%，厚度偏差在2.5%以內(nèi)的全固態(tài)電池電芯，這與傳統(tǒng)WIP設(shè)備效果相當(dāng)。

在量產(chǎn)方面，固態(tài)電解質(zhì)及其原料硫化鋰的價(jià)格高昂，新供應(yīng)鏈體系的構(gòu)建等，都是全固態(tài)電池當(dāng)下面臨的難題。

04

發(fā)展現(xiàn)狀：企業(yè)競(jìng)相角逐的賽場(chǎng)

全固態(tài)電池巨大的發(fā)展?jié)摿Γ藝?guó)內(nèi)外眾多電池企業(yè)和主機(jī)廠紛紛投入研發(fā)，一場(chǎng)激烈的“軍備競(jìng)賽” 已然打響。

例如，豐田在做全固態(tài)硫化物的體系，根據(jù)早期計(jì)劃，2027—2028年，全固態(tài)電池要投入實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)在看來(lái)還是存在一些技術(shù)難題需要攻克，現(xiàn)在延期到2030年要投入應(yīng)用。

韓國(guó)三星同樣聚焦硫化物體系的固態(tài)電池，采用高鎳和無(wú)鋰負(fù)極，用的硫化物電解質(zhì)，以900Wh/L為目標(biāo)，2027年要實(shí)現(xiàn)SOP。三星將全固態(tài)電池視為改變競(jìng)格局的關(guān)鍵技術(shù)，不斷加大投入，其重量能量密度目標(biāo)為450Wh/kg，極具挑戰(zhàn)性。

法國(guó)的Bollore 子公司Blue Solutions從聚合物方向進(jìn)行探索，已經(jīng)在部分車型上實(shí)現(xiàn)了千輛級(jí)應(yīng)用。該公司的正極采用磷酸鐵鋰，負(fù)極使用金屬鋰，由于聚合物的特性，電壓窗口受到限制。不過(guò)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，其單體能量密度已達(dá)到250Wh/kg，在金屬鋰應(yīng)用方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

國(guó)內(nèi)企業(yè)也在全固態(tài)電池研發(fā)領(lǐng)域積極發(fā)力。國(guó)內(nèi)的比亞迪以硫化物為主做技術(shù)開(kāi)發(fā)，采用高鎳的三元正極、硅碳負(fù)極，采用干法工藝路線，研發(fā)的電池能量密度可以做到400Wh/kg的水平，20Ah和60Ah樣品實(shí)現(xiàn)了下線，經(jīng)過(guò)測(cè)試之后也具備比較好的性能。

上汽清陶采用聚合物復(fù)合電解質(zhì)體系，正極使用高電壓的錳基正極，負(fù)極采用含鋰復(fù)合負(fù)極，中間電解質(zhì)層為聚合物復(fù)合體系，并運(yùn)用鹵化物電解質(zhì)和干法電極生產(chǎn)工藝。目前已開(kāi)發(fā)出30Ah的全固態(tài)電池，各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)良好，研發(fā)進(jìn)展順利。

論壇上，太藍(lán)新能源董事長(zhǎng)高翔也介紹了他們的全固態(tài)電池規(guī)劃。高翔表示，他們將通過(guò)三步走實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池，第一步要減掉隔膜，同時(shí)減掉部分電解液，實(shí)現(xiàn)半固態(tài)電池的階段，將率先應(yīng)用于新能源汽車、儲(chǔ)能大規(guī)模應(yīng)用市場(chǎng)；第二步，將完全減掉電解液，這是太藍(lán)全固態(tài)電池階段；第三步，進(jìn)一步減掉負(fù)極，這樣相對(duì)原有的液態(tài)鋰電池只剩下正極材料，打造出全固態(tài)無(wú)負(fù)極電池。高翔認(rèn)為，到這一階段，才是全固態(tài)電池的最終階段。

此外，歐陽(yáng)明高調(diào)研了國(guó)內(nèi)主要的全固態(tài)電池的技術(shù)路線。目前看，國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)在全固態(tài)電池技術(shù)路線的選擇上各有側(cè)重，但多數(shù)企業(yè)在2027年左右將能量密度目標(biāo)設(shè)定在400Wh/kg，負(fù)極多采用硅碳負(fù)極或鋰金屬負(fù)極，主體電解質(zhì)集中在硫化物、聚合物、氧化物、鹵化物等，正極則以高鎳三元或錳基正極為主。

全固態(tài)電池雖前景光明，擁有高能量密度和高安全性的巨大潛力，但在技術(shù)層面仍面臨諸多瓶頸。電芯放大帶來(lái)制備工藝參數(shù)、性能的改變，以及后期采用鋰金屬負(fù)極時(shí)，界面問(wèn)題和鋰枝晶問(wèn)題，成為其發(fā)展道路上的巨大阻礙。

不過(guò)，隨著眾多企業(yè)和科研人員的不懈努力，以及技術(shù)的不斷創(chuàng)新，相信在未來(lái)，全固態(tài)電池能夠突破這些難題，為電動(dòng)汽車行業(yè)帶來(lái)新的變革。