全固态电池难解“续航焦虑”，商用落地尚需时日

电动汽车领域一直面临“里程焦虑”这一核心难题，业界普遍认为全固态电池有望成为解决该问题的关键技术路线。

近日，国内首条高容量全固态电池生产线已经落成，目前正处于小批量试产阶段，未来计划在2027年至2030年间逐步实现规模化量产。

全固态电池与传统锂离子电池在结构和性能上存在哪些差异？能否真正为电动汽车用户缓解“里程焦虑”？实现大规模商用还需跨越哪些技术门槛？带着上述问题，科技日报记者走访了多位电池技术专家。

首先，全固态电池相比锂离子电池有哪些显著不同？

温州大学碳中和技术创新研究院院长侴术雷表示，与传统锂离子电池相比，全固态电池的最大变化在于采用了固态电解质取代原有的液体电解液，同时对正负极材料进行了系统优化。

西湖大学工学院助理教授向宇轩介绍，目前全固态电池主要采用三条技术路线：硫化物、氧化物和聚合物固态电解质。这些固态电解质本身不易燃，有望显著降低电池安全隐患。

向宇轩进一步指出，传统锂离子电池的基本结构一般包括石墨负极、三元或磷酸铁锂正极，多孔隔膜以及液态有机电解液，在这种结构下，锂离子借助液体在电池两极之间迁移，实现充放电。

“相比之下，全固态电池用固态电解质膜替换了原有的隔膜和液态电解液，锂离子在充放电过程中通过其内在的离子通道完成转移。”向宇轩解释说，这类电池能够避免液态电解液可能引发的泄漏、腐蚀甚至燃烧等风险，还能够支持更高容量的正负极材料，理论上可显著提升安全性和能量密度。

其次，全固态电池如何增强新能源汽车的续航表现？

向宇轩认为，目前新能源汽车续航能力受限，本质原因是现有锂离子电池的能量密度相对较低，无法在有限体积和重量下储存足够的电能。

他介绍，全固态电池凭借更高稳定性和安全性，新型正负极材料的比容量提升空间更大，从源头上有利于提高整体能量密度。

此外，全固态电池因为安全性能提升，在系统集成时可以减少部分冗余的安全结构，使电池包整体结构趋于紧凑。

“如果全固态电池可以大规模应用于电动汽车，在相同电池包大小和重量下可以储存更多能量，续航里程将明显提升。理论测算下，电动汽车续航有望突破1000公里。”向宇轩补充，目前该技术距离商业化尚有技术与成本壁垒，但全固态电池无疑是缓解续航焦虑的重要方向。

第三，全固态电池距离大规模应用还有哪些障碍？

向宇轩指出，当前全固态电池的研发尚处于早期阶段，固态电解质材料的特殊性导致其制造工艺与传统锂离子电池存在较大差异，产业化过程还需突破多项关键技术。

侴术雷也表示，若想让全固态电池兼具高能量密度与长循环寿命，实现大规模装车应用，还需应对多元挑战。

向宇轩分析道，核心难题包括高性能固态电解质材料的原材料及工艺成本较高，通常对生产环境要求极为苛刻。例如，材料制备过程对空气敏感，需要专用设备和严格环境，这使成本控制和量产均有难度。因此，产业链成熟尚需时间与技术沉淀。

与此同时，全固态电池的正负极活性物质与固态电解质之间为固-固界面，在充放电时活性物质体积变化，对界面的稳定性带来较大考验。例如采用硅碳负极会出现体积膨胀，导致界面阻抗上升。在实验中，常需高压力条件才能确保性能正常。

“这就要求科研人员进一步探索固态电解质在电化学与力学方面的本质特性，争取早日解决界面稳定性的难题。”向宇轩称，实现材料和工艺的联动创新，推动全固态电池从实验室走向产业化，还需要多行业协同努力，持续攻克核心障碍。

记者 刘园园