科技日报记者 王禹涵
全固态金属锂电池被誉为下一代储能技术的“圣杯”，但长期以来因种种技术难题而难以实用化。日前，清华大学教授张强团队在固态电池研究方面取得新进展：研发的新型含氟聚醚电解质，让固态电池的能量密度达到604瓦时每千克，较现有商业化电池提升近3倍。
今年初，工业和信息化部等八部门联合发布的《新型储能制造业高质量发展行动方案》，明确将固态电池列为锂电池发展的重要方向，并提出加强固态电池等新型储能技术标准布局。
实验室里的创新火花，能否照亮大规模产业化的漫漫长路？固态电池的真正普及，还要越过几重关山？
第三届中国国际储能展（EESA）的固态电池展台。 视觉中国供图
多条技术路线并行
固态电池的竞技场上，三条技术路线正展开激烈角逐。它们分别是：离子电导率最高、被日韩企业寄予厚望的硫化物路线，稳定性好、国内广泛布局的氧化物路线，加工性能优异、近期因技术突破而备受关注的聚合物路线。
“硫化物路线的性能上限最高，目前在学术圈和产业界已基本成为共识。”西安电子科技大学副教授李思吾说，硫化物电解质拥有接近液态电解质的离子电导率，是实现快充和高性能的理想选择。
在这条技术路线上，日本丰田积累了约1300项相关专利，并宣布将于2027—2028年推出搭载全固态电池的电动车型。宁德时代、比亚迪等国内头部企业也将其作为核心攻关方向之一。
在氧化物路线方面，国轩高科股份有限公司等企业正通过开发复合电解质体系推进产业化。据其首席科学家朱星宝介绍，公司目前准固态电池与现有液体电池生产线兼容度约90%，计划2028年推出基于复合氧化物、聚合物电解质的全固态电池。
聚合物路线正展现出“弯道超车”的潜力。张强团队研发的新型含氟聚醚电解质，巧妙解决了长期困扰固态电池的界面难题，让电池在实现超高能量密度的同时，兼具卓越的安全性。
西安交通大学先进储能电子材料与器件研究所教授徐友龙认为，从实现大规模产业化角度看，聚合物路线潜力最大。其工艺兼容性高，界面问题更易解决，综合性能均衡。
“完美样品”难下生产线
实验室中的突破令人振奋，但将科研成果转化为商业化产品，却面临着诸多挑战。李思吾坦言，“从学术视角看，被低估的挑战远远多于被高估的技术”。
“固—固界面”问题被学界视为全固态电池最核心的技术瓶颈。在液态电池中，流动的电解液可以充分包裹电极材料，离子传输畅通无阻。而固态电池中，电解质与电极如同坚硬的“顽石”，接触面存在无数微小缝隙。“目前全固态电池的良率远低于成熟的液态电池。”徐友龙解释，“这不仅是接触问题，更是涉及电化学、化学、力学等多方面耦合的综合性难题。”
“当前材料性能已基本够用，界面失效才是致命伤。”李思吾举例，实验室0.1安时单层电池的循环寿命能做到大于1000圈，但放大到100安时大软包时，寿命往往“腰斩”。硫化物电解质的合成从克级放大到公斤级时，离子电导率通常下降30%—50%。
技术瓶颈直接推高了成本。数据显示，全固态电池成本约400—800美元/千瓦时，是液态电池的3—5倍。关键材料硫化锂价格虽已回落，仍占据电解质成本的主要部分。
制造环节同样面临挑战。全固态电池的生产线与现有的液态电池生产线兼容度不足50%，需要全新的干法电极、等静压设备，投资巨大。安全性也需重新评估，李思吾说：“硫化物电解质在200摄氏度以上与锂金属或高镍正极会发生剧烈放热，绝热温升可达800摄氏度，比液态电池更早触发热失控。”
对于未来格局，高工产业研究院（GGII）院长高小兵分析说：“全固态电池的商业化仍需时间，2027年只能是试产，远未达到规模上量元年。”他认为，一个“高端全固态、主流半固态”的多元并存时期即将到来，过渡期“短则2—3年，长则5—10年”。
产业化并非“百米冲刺”
尽管困难重重，但产业界正在多维度探索突破路径，为固态电池产业化按下“加速键”。
北京纯锂新能源科技有限公司率先将全固态电池应用于储能和两轮电动车领域。该公司董事长杨帆分享了他们的解决方案：“我们选择聚合物体系电解质技术路线，匹配磷酸铁锂加石墨的正负极材料体系，主要解决磷酸铁锂电池的本质安全问题。从主要原材料看，供应链体系已经非常成熟，成本稳定。”
“我们已完成中试进入量产，开始向客户交付产品。”杨帆介绍，公司的主力市场并非电动汽车，而是两轮车和用户侧储能。这些场景对极端性能要求不高，但对安全性的需求极为迫切。
广州鹏辉能源科技股份有限公司则将其半固态高安全电池Secu系列，率先应用于高端移动电源市场，既实现了商业化落地，也为技术迭代积累了宝贵经验。
市场孵化需要更多元化路径。高小兵建议，不必只盯着“车规级”这一独木桥，可引导产业进军低空经济、人形机器人等高端领域。据GGII预测，2030年人形机器人电池需求将超100吉瓦时。“这些领域对价格敏感度低，对性能要求高，是固态电池绝佳的‘孵化器’。”高小兵说。
为了跨越从实验室到工厂的“死亡谷”，2024年成立的中国全固态电池产学研协同创新平台正在发挥关键作用。该平台整合顶尖研发资源，推动专利共享，集中攻坚界面、成本等共性难题。上海等地也设立了专项基金，支持固态电池的技术研发与产业化。
徐友龙建议，应建立开放共享的中试平台，让高校和初创公司的优秀技术能进行工程化验证和工艺摸索，缩短从技术到产品的时间。
产业化不是“百米冲刺”，而是一场考验战略定力与创新智慧的“马拉松”。高小兵提醒，固态电池对现有格局将是“渐进式替代”而非“颠覆性变革”。“固态电池产业化后也不会立即取代液态电池，其成本不会快速下降，且多数场景对电池能量需求并非越高越好。”他建议，政策制定需要更具前瞻性和包容性，既要鼓励前沿技术突破，也要稳定现有产业链的发展信心。
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