固态电池尚未普及，“里程焦虑”暂难根除

电动汽车领域发展迅速，但“续航焦虑”依然困扰着广大车主。近年来，全固态电池凭借技术突破，成为行业寄予厚望的新一代动力电池，被认为有望为解决续航瓶颈带来转机。

近日，国内首条大容量全固态电池生产线已经落地投产，目前正处于小规模测试阶段。按照规划，批量化生产将在2027至2030年陆续展开。

那么，全固态电池与现有主流的锂离子电池存在哪些差异？它能够根本性地提升电动汽车的续航表现吗？实现广泛应用还存在哪些待解难题？就这些问题，科技日报记者采访了业内专家。

问题一：全固态电池和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：“全固态电池与锂离子电池最显著的差别，在于电解液的形态转变，以及正负极材料的相应调整和升级。”

据西湖大学工学院助理教授向宇轩补充，全固态电池不再使用易燃的液态有机电解液，转而采用固态电解质。常见的固态电解质有三大路径：硫化物类、氧化物类和聚合物类。

向宇轩进一步解释说，传统锂离子电池主要由石墨负极和磷酸铁锂（或三元材料）正极组成，二者之间以液态电解液实现锂离子的流动，而中间隔有多孔聚合物薄膜。

而全固态电池则通过固态电解质膜，兼具隔膜和电解质的功能，实现正负极间锂离子的迁移。向宇轩指出，这种设计不但规避了液态电解液存在的泄漏、腐蚀和易燃风险，还能兼容容量更大的电极材料，理论上安全性和能量密度都将提升。

问题二：全固态电池如何改善新能源汽车续航？

“之所以会有续航焦虑，根本上还是因为锂离子电池的能量密度有限，在电池尺寸和重量受制的情况下，电动车行驶里程就会受到约束。”向宇轩分析道。

他表示，锂离子电池的能量密度主要受限于现有电极材料的理论容量。而固态电解质的出现，使得全固态电池能够安全地引入容量更高的新型电极材料，为能量密度带来突破性提升。

另外，固态电池结构紧凑、无需冗余的安全防护设计，有利于进一步提高整体电池组的能量利用率。

“如果将全固态电池装载于新能源汽车，采用与现有电池组相同的体积和重量参数，可显著增加可储备的电量，从而极大延长续航里程，理论上有望突破1000公里。”根据向宇轩的预测，尽管目前距离产业化大规模应用仍有较大技术和成本壁垒，但全固态电池无疑为彻底缓解续航焦虑注入了希望。

问题三：全面普及难点何在？

向宇轩介绍，当前全固态电池尚处研发初级阶段，由于核心是固态电解质，其制造工艺与传统锂电池存在显著不同，要实现商业化还需要解决多项关键技术难题。

侴术雷同样认为，要实现容量大、循环寿命长、成本合理且可大规模量产的目标，挑战依然很多。

向宇轩指出，固态电池需要用到高性能固态电解质等新材料，这些材料本身制备难度大、成本不低，而且生产过程中需高度纯净和严格环境下作业。要想实现低成本批量生产，必须在核心材料、工艺和设备方面继续深入创新，整个产业链完善还需要时间沉淀。

此外，与锂离子电池的液-液界面相比，全固态电池的固-固界面对于电化学和力学要求更高，例如在充放电过程中材料的体积变化会影响界面稳定性。侴术雷举例称，某些采用硅碳负极的设计在循环中体积膨胀明显，会给界面带来较大阻抗，有时还需外加高压才可正常运行。

为此，研究团队正深入探索固态电解质在电化学和机械性能方面的改进机制，希望攻克界面稳定性等瓶颈。向宇轩认为，唯有材料和装备等多环节协同创新，才能推动全固态电池向成熟量产迈进。

记者 刘园园