固态电池规模化应用还需克服哪些关键难题？

随着固态电池技术不断推进，目前业内主流的发展方向呈现出三种并行态势：日韩厂商重点推动、离子电导率表现最优的硫化物路径；以稳定性见长、国内老牌电池企业大力布局的氧化物体系；以及因近期取得关键性突破、以加工便捷著称的聚合物方案。

全固态金属锂电池因其巨大潜力，被业界视作新一代储能领域的“终极目标”。尽管技术壁垒重重，清华大学张强教授领导的团队近日取得里程碑式进展：他们设计的新型含氟聚醚电解质，使固态电池的能量密度提升至604 Wh/kg，是当前主流产品的将近三倍。

今年初，工业和信息化部等八个部门联合印发《新型储能制造业高质量发展行动方案》，进一步将固态电池确立为锂电池领域的研发重点，并明晰了包括技术与标准在内的新型储能技术发展方向。

然而，科技突破要从实验室走向产业化的广阔市场，仍有不少难关要越过。固态电池的大面积应用之路，还要跨越哪几道门槛？

三大路径并存竞进

固态电池赛场目前仍以三类技术方向齐头并进为主：日韩力推的硫化物路线因其超高离子电导率而备受瞩目；氧化物体系凭借优良的安全性和国内优势资源迎来广泛布局；而聚合物方案则因近期材料和设计层面的创新成为行业新宠。

“目前来看，硫化物体系技术潜力最大，这已成为产业与学术共识。”西安电子科技大学副教授李思吾介绍，硫化物固态电解质的离子传导性能几乎与液态电解质持平，为高性能快充电池提供了理想基础。

在这一块领域，日本丰田手握约1300项相关专利，计划在2027—2028年间投产首批搭载全固态电池的汽车。宁德时代、比亚迪等中国企业同样将其列为核心研发方向。

氧化物体系则由国轩高科等企业主导推进，通过复合电解质材料，推动产品工艺与现有液态生产线兼容度提升至90%。首席科学家朱星宝透露，2028年前后公司有望推向市场第一批复合氧化物、聚合物电解质全固态电池产品。

聚合物体系则在近期展现出后来居上的实力。张强团队通过创新含氟聚醚电解质，有效破解了业界困扰已久的界面问题，使电池在保持高能量密度的同时大幅提高了安全性。

徐友龙教授（西安交通大学）认为，聚合物方向具备产业化最大优势——材料工艺成熟、界面适应性高、性能均衡。

难从实验室推向量产

尽管理论突破层出不穷，但经验却表明：实验室成果转化为市场化产品，仍面临实际操作中的诸多挑战。李思吾直言：“学界普遍高估技术进度，低估实际难题。”

业界普遍认识“固—固界面”是全固态电池发展的核心瓶颈。液态电池中依靠电解液渗透与包覆实现离子畅通无阻，而固态体系电极与电解质如同两块硬质材料，仅在接触面靠微小缝隙传递离子，导致量产良率持续偏低。徐友龙指出，这已不仅仅是接触面的问题，实则涉及电化学、物理力学等多领域的复杂协同。

在实际生产中，材料自身性能虽已达到一定水准，但界面失效成为制约产业化关键。李思吾举例：实验室微型单层电池的循环寿命已能超过1000次，但产品放大到实际大容量软包电池时，寿命往往减半。硫化物电解质由克级合成向公斤级放大过程中，材料性能常有30%—50%的下降。

相关难题直接推高了成本。目前全固态电池平均成本在每千瓦时400—800美元，是液态电池的3至5倍。电解质中的硫化锂价格有所回落，但仍是成本大头。

展望未来行业格局，高工产业研究院（GGII）院长高小兵认为：“全固态电池商业化仍需时日，2027年或仅处于试产阶段，大规模替代还需等待。”他预计，未来几年市场将呈现“高端全固态、主流半固态”并存局面，这一阶段或将持续2—10年不等。

产业升级是一场持久战

面对众多难关，新能源企业正多维度探索产业化路径，加快推进固态电池市场化。

北京纯锂新能源科技有限公司迅速布局，将全固态电池率先应用于储能和两轮电动工具领域。董事长杨帆介绍，他们采用聚合物电解质路线，并与磷酸铁锂与石墨为主的电极材料配合，重点解决磷酸铁锂电池的安全隐患。原材料和供应链已成熟，成本较为可控。

杨帆透露，目前公司已进入产能爬坡阶段并启动产品交付。与主攻车载动力不同，公司选择以两轮电动车和用户侧储能切入，这些市场对电池极致性能要求不高，但高度重视安全。

鹏辉能源则将自主研发的高安全半固态电池，推出至高端移动电源市场，在商业落地的同时积极积累实际应用经验。

高小兵建议，固态电池不必局限于汽车赛道，应积极拓展如低空经济、人形机器人等新兴领域。按GGII预测，2030年人形机器人电池需求有望突破100GWh，这类市场对成本敏感度不高，却需要极致性能，利于固态电池孵化与升级。

面对“死亡谷”，2024年新成立的中国全固态电池产学研协同创新平台正集聚优势资源，推进技术攻关、专利共享，还与上海等地专项基金配合，全力支持固态电池研发走向产业化。

徐友龙建议，建立中试验证与开放平台，助力高校及创新企业成果快速落地，缩短实验到产业转化周期。

正如高小兵所言，固态电池产业化是场耐力赛，而非百米冲刺。新技术不会立刻取代现有液态体系，成本也难以快速下降。政策需高度前瞻与包容，既支持技术突破，又稳定全行业信心，确保产业健康升级。（本报记者 王禹涵）