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當(dāng)理想i6的磷酸鐵鋰電池實現(xiàn)充電十分鐘補能500公里，當(dāng)寧德時代的三元鋰電能量密度逼近350Wh/kg，新能源汽車的技術(shù)競賽似乎已觸碰到液態(tài)電池的天花板。但消費者對續(xù)航焦慮的抱怨、車企對自燃風(fēng)險的忌憚，仍在拷問行業(yè)：下一個突破點在哪？答案幾乎指向同一方向——固態(tài)電池。

即使是看似強大的半固態(tài)電池，也被視為是“過渡產(chǎn)品”。無論是行業(yè)人士，還是消費者，都翹首以待固態(tài)電池的落地和普及。但固態(tài)電池的技術(shù)，始終是一道坎兒。而就在今年國慶期間，此前一直被熱炒，但實際行動很少的固態(tài)電池好像在迎來新的拐點。

如，多家主流媒體報道，中國科學(xué)院金屬研究所研發(fā)了一種新材料，解決固態(tài)電池界面阻抗大、離子傳輸效率低的關(guān)鍵難題，推動固態(tài)電池商業(yè)化再進(jìn)一步。種種跡象似乎在證明，固態(tài)電池即將邁上落地快車道。

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技術(shù)破局：多維突破點亮產(chǎn)業(yè)化曙光

固態(tài)電池，從未迎來如此密集的技術(shù)突破。

除了上面提到的中國科學(xué)院金屬研究所研發(fā)的新材料，還有其他技術(shù)也如雨后春筍般出現(xiàn)。近日，中國科學(xué)院物理研究所黃學(xué)杰團(tuán)隊在《自然-可持續(xù)發(fā)展》上發(fā)表了全固態(tài)電池研究的最新論文。連新華社也做了報道，眾多媒體轉(zhuǎn)載。而這項研究的核心在于，突破全固態(tài)電池的“固-固界面”難題。

據(jù)論文顯示，這項研究可以使固態(tài)電池在充放電的時候形成一層DAI，最終在低壓甚至零外壓下維持穩(wěn)定循環(huán)。在電池脫離實驗室環(huán)境的情況下，軟包電池實現(xiàn)300次循環(huán)后容量仍高于70%，并支持5C級充放倍率。此外，清華大學(xué)張強教授團(tuán)隊也有一項固態(tài)電池電解質(zhì)相關(guān)的研究被《自然》（Nature）收錄。

這些技術(shù)突破，集中在不同層面。如，固態(tài)電池的核心痛點在于“固-固界面接觸不良”——電極與電解質(zhì)的物理間隙導(dǎo)致離子傳輸受阻，就像高速公路上的收費站。而中國科學(xué)院金屬研究所的創(chuàng)新在于重構(gòu)材料基因：通過共價鍵將離子傳輸通道與儲能單元集成在同一聚合物分子中，使界面阻抗大幅降低。

另一項關(guān)鍵突破，則來自硫化物體系。日本企業(yè)曾因率先布局硫化物專利占據(jù)優(yōu)勢，但中國科學(xué)院物理研究所黃學(xué)杰團(tuán)隊的“陰離子調(diào)控技術(shù)”實現(xiàn)了反超：在硫化物電解質(zhì)中引入碘離子，使其在電場作用下主動填充電極與電解質(zhì)間的微孔隙，形成緊密接觸的富碘修復(fù)層。

這一技術(shù)直接解決了硫化物電池的兩大死穴：一是擺脫對外部加壓設(shè)備的依賴，使電池厚度大幅；二是提升高溫穩(wěn)定性。更重要的是，該工藝可兼容現(xiàn)有鋰電生產(chǎn)線，改造費用并不是很高。

清華大學(xué)張強教授團(tuán)隊則從電解質(zhì)材料入手，在鋰電池聚合物電解質(zhì)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。張強團(tuán)隊提出“富陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)”設(shè)計新策略，成功開發(fā)出一種新型含氟聚醚電解質(zhì)。該電解質(zhì)通過熱引發(fā)原位聚合技術(shù)，有效增強了固態(tài)界面的物理接觸與離子傳導(dǎo)能力，顯著提升了鋰電池的耐高壓性能和界面穩(wěn)定性。

據(jù)悉，采用該電解質(zhì)組裝的富鋰錳基聚合物電池，表現(xiàn)出一系列優(yōu)異的電化學(xué)性能——能量密度實現(xiàn)跨越式提升，達(dá)到604Wh/kg，遠(yuǎn)超當(dāng)下商業(yè)化電池。該電池在滿充狀態(tài)下順利通過針刺與120攝氏度熱箱（靜置6小時）安全測試，未出現(xiàn)燃燒或爆炸現(xiàn)象，展現(xiàn)出優(yōu)異的安全性能。

種種技術(shù)突破無疑縮短了商業(yè)化進(jìn)程——界面技術(shù)解決了“能不能用”的問題，自修復(fù)工藝攻克了壽命短的難關(guān)……它們成為固態(tài)電池落地的“加速器”與“減速帶”。

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商業(yè)化闖關(guān)，還得邁過這些坎

新能源汽車的下一個出路，就落在固態(tài)電池上。

這是因為，鋰電池和磷酸鐵鋰電池都有著各自的缺點。如，自燃一直是鋰電池的痛點，新能源車企通過各種嚴(yán)苛測試來提高安全性，卻無法從根本上解決電解液易燃易爆的問題。

而據(jù)前瞻技術(shù)研究院發(fā)布的《2024年中國固態(tài)電池報告》顯示，液態(tài)鋰電池仍有能量密度存在上線、鋰枝晶引起的安全風(fēng)險、SEI膜增厚影響循環(huán)壽命、低溫性能不足限制場景應(yīng)用等缺點。相比之下，固態(tài)電池由于較高理論能量密度和安全性，是最有技術(shù)顛覆潛力、最具產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景的下一代電池技術(shù)。

此外，華金*券發(fā)布的《AI動力打造固態(tài)電池發(fā)展新引擎》也指出，固態(tài)電池憑借突破性的能量密度、本質(zhì)安全特性和出色的低溫性能，正加速取代傳統(tǒng)鋰電成為下一代主流技術(shù)路線。而隨著政策引導(dǎo)與資本加持雙重驅(qū)動，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程顯著提速。目前，國內(nèi)固態(tài)電池已有/在建/規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)數(shù)百GWh。

但必須要看到的是，固態(tài)電池的全面商業(yè)化除了技術(shù)層面的突破外，還得邁過不少坎。首當(dāng)其沖的，自然是成本問題。硫化鋰是固態(tài)電池的關(guān)鍵材料，也是推高成本的關(guān)鍵所在，其降本速度決定固態(tài)電池的商業(yè)化量產(chǎn)進(jìn)度。但現(xiàn)在硫化鋰的市場價高達(dá)300萬元/噸至400萬元/噸，而碳酸鋰的市場價不足8萬元/噸，兩者差距巨大。

按一輛車搭載80kWh電池計算，僅硫化鋰成本就達(dá)6萬元，遠(yuǎn)超當(dāng)前液態(tài)電池1.5萬元的總成本。降本的關(guān)鍵在于規(guī)模化——當(dāng)硫化鋰產(chǎn)能突破千噸級，成本有望降至50萬元/噸，但這需要至少3年時間。而《AI動力打造固態(tài)電池發(fā)展新引擎》也指出，負(fù)極材料成本偏差最大，尤其是硅碳負(fù)極所需涂覆的額外電解質(zhì)導(dǎo)致成本高昂?？梢哉f，固態(tài)電池在降本方面，仍面臨不小挑戰(zhàn)。

其次，是固態(tài)電池量產(chǎn)難度大。固態(tài)電池的技術(shù)雖然有所突破，但在商業(yè)化量產(chǎn)方面還存在不容忽視的挑戰(zhàn)。比如被寄予厚望的硫化鋰路線遇水有毒，因而對安全生產(chǎn)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，需要在惰性氣體環(huán)境下生產(chǎn)，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

具體來看，固態(tài)電池遇到的量產(chǎn)挑戰(zhàn)，在于兩方面——技術(shù)上，當(dāng)前固態(tài)電池工藝尚未成熟，其發(fā)展亟需解決三個核心科學(xué)問題，即固態(tài)電解質(zhì)的離子輸運機制、鋰枝晶生長機制和多場耦合下的失效失控機制；成本上，部分材料售價昂貴，阻礙固態(tài)電池的量產(chǎn)。

最后，應(yīng)用場景的錯位困境。當(dāng)前，固態(tài)電池的主要訂單來自低空飛行器、人形機器人等低成本敏感度領(lǐng)域，它們對能量密度的需求遠(yuǎn)高于成本考量。但新能源汽車用戶對價格，極為敏感。這也就意味著，固態(tài)電池雖然應(yīng)用前景廣闊，但要從細(xì)分場景走入主流場景，還有相當(dāng)長一段路要走。

想要邁過這些坎，需要多管齊下。比如在材料端，通過技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)硫化物替代材料；在制造端，推動設(shè)備商與電池企業(yè)聯(lián)合開發(fā)專用產(chǎn)線；在政策端，需設(shè)立專項基金支持產(chǎn)能建設(shè)，對固態(tài)電池產(chǎn)線給予一定的投資補貼。

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寫在最后

固態(tài)電池的競爭，本質(zhì)是一場技術(shù)、資本與產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)的終極較量。未來數(shù)年，行業(yè)將經(jīng)歷“技術(shù)驗證—成本下探—場景破局”的三重躍遷。

技術(shù)突破，就像給固態(tài)電池的商業(yè)化引擎點燃了火花。但要讓這團(tuán)火燎原，還需跨越材料、工藝、市場等多重溝壑。接下來數(shù)年的發(fā)展，或?qū)⒊蔀楣虘B(tài)電池落地的關(guān)鍵時間節(jié)點。當(dāng)量產(chǎn)車駛下生產(chǎn)線，當(dāng)硫化鋰成本變得更低等，固態(tài)電池將真正從實驗室珍品變?yōu)槭袌鲋髁鳌?/span>

值得欣慰的是，這場關(guān)乎能源革命走向的競賽，中國已在技術(shù)路線上搶占先機，接下來的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與成本控制，將決定最終的勝負(fù)歸屬。同時，固態(tài)電池的未來圖景已然清晰。在國家政策的強力支持下，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)相繼發(fā)布全固態(tài)電池技術(shù)解決方案。再加上出行應(yīng)用場景的需求催化持續(xù)釋放等，多重利好疊加下，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有望提前加速。

技術(shù)突破不是終點，而是新的起點。當(dāng)實驗室的創(chuàng)新真正走進(jìn)尋常百姓家，固態(tài)電池才能被視為真正的成功。