全固態電池產業化進程正按下“加速鍵”。近期，中國科學院物理研究所黃學杰團隊聯合多方，通過陰離子調控技術解決了全固態金屬鋰電池中電解質和鋰電極之間難以緊密接觸的難題；與此同時，寧波東方理工大學孫學良團隊聯合國際力量，創新研制出超高導的鹵化物電解質并厘清三維連續四面體傳輸路徑，實現超低溫環境下全固態電池的常循環穩定運行。兩大突破分別從“界面接觸”與“離子電導”兩大核心瓶頸入手，為全固態電池實用化排除了關鍵障礙。產業層面，豐田已宣布計劃最早在2027年推出首款搭載量產全固態電池技術車型。
實驗室利好頻傳與產業化時間表明確的雙重驅動下，全固態電池距離規模化應用，是否只差“臨門一腳”？
下一代電池技術重要發展方向
全固態金屬鋰電池被視為下一代電池技術的重要發展方向。在日前召開的固態電池行業發展現狀與未來趨勢論壇上，蜂巢能源前沿技術研發總經理苗力孝表示：“當前，液態鋰離子電池的安全隱患，根源在于使用了易燃的有機液態電解液，在熱失控條件下極易引發燃燒甚至爆炸。”盡管國內企業在電池結構層面做了多項創新，一定程度上緩解了安全風險，但并未改變其液態體系的本質。若徹底去除液態組分，替換為不可燃的全固態電解質，電池本征安全性將實現質的飛躍。
行業普遍認為，固態電池是解決電池安全問題的關鍵技術方向。目前，主流固態電解質材料包括硫化物、鹵化物、氧化物和聚合物電解質四大類，它們各具特點和優劣勢，產業界仍在探索最適合固態電池量產的技術路線。基于全固態電池量產和商業化仍面臨待解難題，行業已經落地的“固態電池”，主要是指半固態電池或準固態電池。這類過渡方案通過在電芯中保留一定比例（通常在5%至15%之間）的液態電解質，在材料設計、制造工藝和成本控制之間取得了現階段可行的平衡，從而作為邁向全固態電池的關鍵過渡步驟。
據伊維經濟研究院院長吳輝介紹，2024年，半固態電池出貨量邁入吉瓦時量級，從高端消費、無人車等特殊應用領域開始滲透，乘用車裝車試驗也已進行；全固態電池規劃的產業化節點從2030年提前至2027年，部分企業已著手全固態電池產線設計工作，標志著全固態電池即將從實驗室走向產業化。研究機構EVTank預計，到2030年，全球固態電池的出貨量將達到614吉瓦時，其中全固態電池占比接近30%。
固固界面接觸是首要難題
與沿用成熟體系的液態電池不同，全固態電池在材料體系與制造工藝上是一場全方位的革新。“其產業化需攻克的技術挑戰約達172項，若考慮制造環節的復雜性，實際難題可能更多。”苗力孝指出，其中最關鍵的有6項難題，包括固固界面、材料穩定性、致密化問題、制備過程中的安全、成本問題，以及電池包集成問題。其中，固固界面接觸問題尤為關鍵，它直接影響鋰離子傳輸效率和電池循環壽命，是決定全固態電池能否從概念走向實用的首要前提。若不能有效解決，全固態電池的產業化將無從談起。
黃學杰團隊正是解決了這一問題。鋰金屬負極與固體電解質之間界面處易生成孔洞且隨循環而惡化，從而導致界面接觸失效和性能快速衰減，是全固態電池面臨的主要挑戰之一。傳統界面改性策略難以在充放電循環中動態維持緊密的界面接觸，因此通常需要施加極高的外部壓力來保障電池的正常工作，嚴重阻礙了實際應用。黃學杰團隊在電解質中引入了碘離子。在電池工作時，這些碘離子會在電場作用下移動至電極界面，形成一層富碘界面，這層界面能夠主動吸引鋰離子，自動填充所有的縫隙和孔洞，讓電極和電解質始終保持緊密貼合。經測試，基于該技術制備出的原型電池經歷數百次循環充放電后，性能依然穩定。未來有望為人形機器人、電動航空、電動汽車等領域帶來更安全高效的能源解決方案。
“全固態電池的產業化是一項長期的系統性工程，既不能低估挑戰，也不必過度悲觀。目前，針對其6大核心技術難題已涌現出可行的解決路徑，整體技術發展正以超越行業預期的節奏穩步推進。”苗力孝稱。
推動產品從實驗室走向市場
在產業熱情高漲背景下，有觀點稱，固態電池2026年量產成本有望降至1元/瓦時。對此，中俄新能源材料技術研究院院長王慶生提醒，科學技術必須秉持嚴謹務實的態度。“一項集合了'超快充''超低溫''絕對安全''長壽命'等前沿科技、尚未經大規模量產驗證的'顛覆性'技術，成本目標若設定為低于已高度成熟、優化十年且競爭進入紅海的現有電池技術，顯然違背'技術溢價'與'研發成本分攤'的基本商業邏輯。”王慶生強調，行業普遍認為，固態電池量產初期成本將是現有電池的2倍以上，后續需通過持續技術迭代逐步降低成本。
對于全固態鋰電池的規模化應用節點。四川賽科動力科技有限公司董事長朱高龍認為，當前，全固態電池首要任務是推動技術完成實質性跨越，打造出在具體應用場景中真正可用的產品。目前，日本已在太空領域嘗試應用全固態電池，但其范圍仍極為有限。下一步，預計其有望在低空經濟、混合動力或高溫鉆井平臺等成本相對不敏感的特殊領域率先落地。在這些場景中，全固態電池不僅要具備作為儲能器件應有的基本性能，更要在安全性上顯著突破液態電池的邊界。只有打造出在特定場景中具備可用性的產品，才能推動全固態電池從實驗室走向市場。
其次是持續優化技術指標，拓展應用場景。在產品初步成型后，全固態電池下一步目標是通過持續迭代，將其打造為在安全、能量密度、成本、快充、低溫性能及可制造性等多個維度上更為均衡的“六邊形戰士”。第三階段，是實現全域普及與成本良性循環。未來全固態電池應用范圍將不再局限于電力系統與儲能，更將延伸至儲能、船舶乃至對性能要求嚴苛的航空領域。規模化應用將驅動成本進一步下降，進而形成“技術提升-場景拓展-成本降低-更大規模應用”的正向循環。（記者 盧奇秀）
轉自：中國能源報
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