全固态电池尚未普及，续航焦虑难以彻底缓解

“里程焦虑”一直是电动汽车普及过程中绕不开的难题，全固态电池则被业内寄予厚望，有望帮助行业突破这一瓶颈。

近日，国内首条高容量全固态电池生产线宣布落成，目前已进入小批量试产阶段。按照规划，这一新型电池有望于2027年至2030年间实现逐步量产。

那么，全固态电池与我们常见的锂离子电池究竟有何不同？它是否真能成为提升电动汽车续航的“王牌”？实现大规模商用还面临哪些技术门槛？就这些关注度较高的问题，科技日报记者走访了多位专家，进行了深入采访。

问题一：全固态电池和锂离子电池有何不同？

温州大学碳中和技术创新研究院院长侴术雷表示，全固态电池与传统锂离子电池最关键的差异，在于采用了全新的电解质材料，并针对正负极材料进行了深度优化。

西湖大学工学院助理教授向宇轩则进一步补充，全固态电池放弃了常用的液态有机电解液，转而采用不易燃的固态电解质。目前主流研究方向包括硫化物、氧化物和聚合物三类固态电解质。

向宇轩介绍，传统锂离子电池结构一般为石墨负极、磷酸铁锂（或三元）正极，通过隔膜和液态电解液连通，锂离子得以在充放电时往返于两极。

“相比之下，全固态电池用固态电解质膜将正负极直接分隔和联通，锂离子在这种介质特定的通道中移动。”向宇轩解释道，这种设计不仅消除了传统电池的漏液、腐蚀、起火等风险，还允许采用更高容量的材料，从而在理论上大大提高了安全性和能量密度。

问题二：它真的能显著提高电动汽车的续航里程吗？

“持续困扰行业的‘里程焦虑’，根本原因就在于锂离子电池能量密度限制所致。”向宇轩指出，当前电池体积和质量受到约束，储能能力难以进一步突破。

他解释道，锂离子电池在材料本身的容量上有天花板；而全固态电池因为具备更高安全性能，能够应用理论容量更高的正负极材料，从源头大幅提升了能量密度。

此外，全固态电池不易燃、结构更紧凑，这也为进一步提升电池组单体容量和安全性提供了条件。

“假如将这类电池真正应用于电动车领域，同样体积和重量下能储存更多电量，续航提升非常明显。”向宇轩认为，从理论上，全固态电池有机会让汽车续航里程突破1000公里。尽管当前量产和成本还有待攻克，这项技术很可能成为改变“里程焦虑”的关键一步。

问题三：距离实现商业化大规模应用还有哪些障碍？

向宇轩表示，全固态电池的技术研发时间尚短，核心材料固态电解质带来的变革，也意味着要改进现有锂离子电池的制造体系。当前，要让其真正大规模走向市场，需要解决一系列难题。

侴术雷也补充道，如果既要兼顾高能量密度又要实现长周期可靠循环，全固态电池亟需在多个环节寻求突破。

向宇轩分析，目前全固态电池中采用的高性能固态电解质，其制造原料和工艺价格不低。而且这些材料对空气极为敏感，整个生产过程需要严苛的环境管控与专用设备。因此，未来还需要在批量化、低成本的制造工艺上不断创新，整个产业链的完善还需时日。

与此同时，在这种电池内部，活性物质与固态电解质之间之间是固-固界面。电池使用时，活性物质体积变化会影响界面接触的稳定性。侴术雷举例说，比如采用硅碳作为负极材料时，体积膨胀严重，界面阻抗随之增加。若在实验室环境，还需施加较大压力，电池才能正常运作。

向宇轩认为，下一步要在固态电解质的电化学和力学机制方面深入研究，才能攻克固-固界面带来的难题。实现全固态电池的大规模量产和推广，需要材料、装备等多个环节协同创新。

记者 刘园园