全固态电池难解“里程焦虑”，真正普及尚待时日

在电动汽车行业，“里程焦虑”一直是制约发展的主要难题，而全固态电池则被誉为解决这一困扰的有力技术。

最新消息显示，我国首条大容量全固态电池生产线已经建成，当前正处于小规模测试阶段，预计将在2027年至2030年期间逐步实现批量生产。

全固态电池与传统锂离子电池存在哪些本质上的区别？能否让电动汽车摆脱续航瓶颈？未来普及还要克服哪些技术障碍？围绕这些话题，科技日报记者采访了该领域专家。

问题一：全固态电池不同于锂离子电池的地方有哪些？

温州大学碳中和技术创新研究院院长侴术雷认为，核心区别在于电解液的变革和材料体系的优化。全固态电池采用新的电解质和正负极设计，与传统电池有本质上的变化。

西湖大学工学院助理教授向宇轩指出，全固态电池摒弃了易燃性的液态有机电解液，改用固态电解质，目前主要研究方向包括硫化物、氧化物以及聚合物等三种技术路线。

据向宇轩介绍，传统锂电池通常由石墨负极、磷酸铁锂或三元材料正极，以及隔离的多孔聚合物膜和液态电解液组成。锂离子在充放电过程中，依赖液态电解液在正负极间迁移。

而全固态电池则利用固态电解质膜，同时取代了传统隔膜和液态电解液。锂离子在固态电解质中通过特殊通道完成转移。由于无液体成分，全固态电池有效规避了漏液、腐蚀和燃烧等安全隐患，并能支持容量更高的材料使用，从理论层面极大增强了安全性和能量密度。

问题二：全固态电池是如何提升续航的？

向宇轩表示，“里程焦虑”的根源在于现有锂离子电池的能量密度有限，电池系统的空间和质量受到约束，使得供电能力难以进一步提升。

他进一步分析，锂离子电池能量密度主要取决于正负极材料的比容量。全固态电池由于使用更稳定且安全的固态电解质，可以集成容量更高的电极材料，从而带来能量密度上的显著改善。

此外，全固态电池拥有更高的系统安全性，使得电池包设计更加紧凑，能够适当减少传统安全结构的占比。

向宇轩指出，“在电动汽车中应用全固态电池，即使在电池包体积和重量不变的前提下，也能实现能量储存的大幅度提升，有望让单次充电续航突破1000公里。尽管全固态电池目前在量产方面仍有技术和成本方面的难关，但未来极有可能成为缓解电动汽车续航焦虑的重要突破口。”

问题三：全固态电池距离广泛应用还有哪些挑战？

向宇轩表示，全固态电池的研发仍处于技术探索期。由于核心部件为固态电解质，这些特性导致其与传统锂离子电池在制造工艺上存在较大差异，要实现规模化生产仍需克服诸多攻关难点。

侴术雷也指出，要让全固态电池兼具高能量密度和良好循环性并实现量产，还需解决一系列难题。

据向宇轩介绍，先进固态电解质等核心材料不仅成本较高，而且生产及应用过程中对空气极为敏感，需要特殊设备和严密的环境控制，现阶段还缺乏经济且高效的制备方式，全固态电池产业链仍需进一步完善。

与此同时，全固态电池采用固-固界面的设计，充放电过程中活性物质发生体积变化，导致“刚性”界面稳定性受到极大挑战。侴术雷举例，应用如硅碳负极时会出现较大膨胀，界面阻抗升高，需施加较高压力才可维持正常运行。

向宇轩认为，需要在固态电解质的力学和电化学等方面持续深入研究，寻找提升界面稳定性的解决方案。要突破这些瓶颈，材料研发和装备工艺等多领域必须实现协同创新，最终推动全固态电池步入大规模生产与应用的时代。

记者 刘园园