固態電池的競技場上，三條技術路線正展開激烈角逐，它們分別是：離子電導率最高、被日韓企業寄予厚望的硫化物路線；穩定性好、國內廣泛布局的氧化物路線；加工性能優異、近期因技術突破而備受關注的聚合物路線。
全固態金屬鋰電池被譽為下一代儲能技術的“圣杯”，但長期以來因種種技術難題而難以實用化。日前，清華大學教授張強團隊在固態電池研究方面取得新進展：研發的新型含氟聚醚電解質，讓固態電池的能量密度達到604瓦時每千克，較現有商業化電池提升近3倍。
今年初，工業和信息化部等八部門聯合發布的《新型儲能制造業高質量發展行動方案》，明確將固態電池列為鋰電池發展的重要方向，并提出加強固態電池等新型儲能技術標準布局。
實驗室里的創新火花，能否照亮大規模產業化的漫漫長路？固態電池的真正普及，還要越過幾重關山？
多條技術路線并行
固態電池的競技場上，三條技術路線正展開激烈角逐。它們分別是：離子電導率最高、被日韓企業寄予厚望的硫化物路線；穩定性好、國內廣泛布局的氧化物路線；加工性能優異、近期因技術突破而備受關注的聚合物路線。
“硫化物路線的性能上限最高，目前在學術圈和產業界已基本成為共識?！蔽靼搽娮涌萍即髮W副教授李思吾說，硫化物電解質擁有接近液態電解質的離子電導率，是實現快充和高性能的理想選擇。
在這條技術路線上，日本豐田積累了約1300項相關專利，并宣布將于2027—2028年推出搭載全固態電池的電動車型。寧德時代、比亞迪等國內頭部企業也將其作為核心攻關方向之一。
在氧化物路線方面，國軒高科股份有限公司等企業正通過開發復合電解質體系推進產業化。據其首席科學家朱星寶介紹，公司目前準固態電池與現有液體電池生產線兼容度約90%，計劃2028年推出基于復合氧化物、聚合物電解質的全固態電池。
聚合物路線正展現出“彎道超車”的潛力。張強團隊研發的新型含氟聚醚電解質，巧妙解決了長期困擾固態電池的界面難題，讓電池在實現超高能量密度的同時，兼具卓越的安全性。
西安交通大學先進儲能電子材料與器件研究所教授徐友龍認為，從實現大規模產業化角度看，聚合物路線潛力最大。其工藝兼容性高，界面問題更易解決，綜合性能均衡。
“完美樣品”難下生產線
實驗室中的突破令人振奮，但將科研成果轉化為商業化產品，卻面臨著諸多挑戰。李思吾坦言，“從學術視角看，被低估的挑戰遠遠多于被高估的技術”。
“固—固界面”問題被學界視為全固態電池最核心的技術瓶頸。在液態電池中，流動的電解液可以充分包裹電極材料，離子傳輸暢通無阻。而固態電池中，電解質與電極如同堅硬的“頑石”，接觸面存在無數微小縫隙?！澳壳叭虘B電池的良率遠低于成熟的液態電池。”徐友龍解釋，“這不僅是接觸問題，更是涉及電化學、化學、力學等多方面耦合的綜合性難題?！?/p>
“當前材料性能已基本夠用，界面失效才是致命傷?！崩钏嘉崤e例，實驗室0.1安時單層電池的循環壽命能做到大于1000圈，但放大到100安時大軟包時，壽命往往“腰斬”。硫化物電解質的合成從克級放大到公斤級時，離子電導率通常下降30%—50%。
技術瓶頸直接推高了成本。數據顯示，全固態電池成本約400—800美元/千瓦時，是液態電池的3—5倍。關鍵材料硫化鋰價格雖已回落，仍占據電解質成本的主要部分。
制造環節同樣面臨挑戰。全固態電池的生產線與現有的液態電池生產線兼容度不足50%，需要全新的干法電極、等靜壓設備，投資巨大。安全性也需重新評估，李思吾說：“硫化物電解質在200攝氏度以上與鋰金屬或高鎳正極會發生劇烈放熱，絕熱溫升可達800攝氏度，比液態電池更早觸發熱失控。”
對于未來格局，高工產業研究院（GGII）院長高小兵分析說：“全固態電池的商業化仍需時間，2027年只能是試產，遠未達到規模上量元年?！彼J為，一個“高端全固態、主流半固態”的多元并存時期即將到來，過渡期“短則2—3年，長則5—10年”。
產業化并非“百米沖刺”
盡管困難重重，但產業界正在多維度探索突破路徑，為固態電池產業化按下“加速鍵”。
北京純鋰新能源科技有限公司率先將全固態電池應用于儲能和兩輪電動車領域。該公司董事長楊帆分享了他們的解決方案：“我們選擇聚合物體系電解質技術路線，匹配磷酸鐵鋰加石墨的正負極材料體系，主要解決磷酸鐵鋰電池的本質安全問題。從主要原材料看，供應鏈體系已經非常成熟，成本穩定?！?/p>
“我們已完成中試進入量產，開始向客戶交付產品?！睏罘榻B，公司的主力市場并非電動汽車，而是兩輪車和用戶側儲能。這些場景對極端性能要求不高，但對安全性的需求極為迫切。
廣州鵬輝能源科技股份有限公司則將其半固態高安全電池Secu系列，率先應用于高端移動電源市場，既實現了商業化落地，也為技術迭代積累了寶貴經驗。
市場孵化需要更多元化路徑。高小兵建議，不必只盯著“車規級”這一獨木橋，可引導產業進軍低空經濟、人形機器人等高端領域。據GGII預測，2030年人形機器人電池需求將超100吉瓦時。“這些領域對價格敏感度低，對性能要求高，是固態電池絕佳的‘孵化器’。”高小兵說。
為了跨越從實驗室到工廠的“死亡谷”，2024年成立的中國全固態電池產學研協同創新平臺正在發揮關鍵作用。該平臺整合頂尖研發資源，推動專利共享，集中攻堅界面、成本等共性難題。上海等地也設立了專項基金，支持固態電池的技術研發與產業化。
徐友龍建議，應建立開放共享的中試平臺，讓高校和初創公司的優秀技術能進行工程化驗證和工藝摸索，縮短從技術到產品的時間。
產業化不是“百米沖刺”，而是一場考驗戰略定力與創新智慧的“馬拉松”。高小兵提醒，固態電池對現有格局將是“漸進式替代”而非“顛覆性變革”?！肮虘B電池產業化后也不會立即取代液態電池，其成本不會快速下降，且多數場景對電池能量需求并非越高越好?！彼ㄗh，政策制定需要更具前瞻性和包容性，既要鼓勵前沿技術突破，也要穩定現有產業鏈的發展信心。（王禹涵）
（責任編輯：蔡文斌）
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