全固态电池尚未成熟，新能源汽车“里程焦虑”难解

在电动汽车行业，“里程焦虑”一直是制约用户体验和产业发展的重要难题，而全固态电池则被认为是突破这一瓶颈的重要方向之一。

近日，国内首条大容量全固态电池生产线已顺利建成，目前正处于小批量测试阶段，预计将在2027年至2030年期间逐步实现量产。

全固态电池与目前广泛应用的锂离子电池存在哪些核心差别？它们能否真正解决电动车的续航难题？实现大规模应用还存在哪些短板？针对这些热点关注，《科技日报》记者采访了电池研发领域的相关专家。

问题一：全固态电池与锂离子电池有何本质区别？

温州大学碳中和技术创新研究院院长侴术雷介绍说，全固态电池与传统锂离子电池最大的区别，在于电解质材料的变化以及对正负极材料的重新设计和优化。

西湖大学工学院助理教授向宇轩表示，全固态电池采用固体电解质，取代普通锂离子电池使用的液态有机电解液。目前业界在技术路径上主要探索硫化物、氧化物和聚合物这三类固态电解质。

向宇轩补充道，现有锂离子电池结构通常由石墨负极、磷酸铁锂（或三元材料）正极和充填液态有机电解液的多孔隔膜组成。充放电过程中，锂离子通过液态电解质在正负极间往返。

而全固态电池则用固态电解质膜同时替换隔膜和液态电解液。锂离子能通过固态电解质中的特定通道进行运动。相比之下，以固体为介质的电池不存在液体电解液渗漏、腐蚀、燃烧等风险，能够支持更高能量密度的电极材料，从而提升电池整体的安全性和储能能力。

问题二：全固态电池为何有望提升电动汽车续航？

向宇轩表示，续航里程之所以成为行业难题，本质在于当前锂离子电池的能量密度有限，而通过增加电池包的体积和重量又会影响汽车性能。

在全固态电池中，基于其卓越的热稳定性和安全特性，可以更大胆地使用理论容量更高的材料组合，显著提升能量输出。

此外，固体电解质让电池组安全设计空间更小，系统结构可以更紧凑，有助于释放更多“可用空间”。

向宇轩认为，一旦全固态电池实现产业化，电动汽车在不增加电池重量和空间的情况下，续航能力有望大幅提升，理论上甚至可突破1000公里大关。虽然距离量产还有技术和成本障碍，但长久来看，全固态电池无疑是解决里程焦虑的重要突破口。

问题三：大规模商业化还面临哪些挑战？

向宇轩指出，目前全固态电池仍处于技术研发初期，核心在于固态电解质材料的制造与大规模工艺与传统锂离子电池存在显著差异。

侴术雷也表示，要兼顾高能量密度、长寿命和批量生产，全固态电池仍需克服多重技术壁垒。

向宇轩进一步补充，当前高性能固态电解质及相关材料的开发、生产工艺复杂且成本较高，部分关键环节还需在无尘和控氧等严格条件下进行，对设备和制造环境要求极高。降低成本、提升批量合成和组装效率，是行业必须突破的发展难点。

此外，全固态电池正负极与电解质间属于固-固界面，充放电过程中活性物质的体积变化会损害这类界面的接触与稳定性。例如应用硅碳负极时，可能因体积膨胀、导致界面阻抗增大，要求组装时施加强压力才能实现正常工作。

向宇轩提出，全固态电池未来的发展需要科学家们深化对固态电解质电化学与力学特性的理解，解决固-固界面稳定性等一系列棘手难题。只有在材料、工艺、设备等多个环节实现协同创新，才能推动全固态电池进入批量生产和实际应用的新阶段。

记者 刘园园