多技术路线并行发展，固态电池量产“急不得”-电子工程世界

“从燃料电池研发历程经验来看，固态电池仍需要一步一步来，先解决电解液问题，解决负极问题，再解决正极问题，急不得……一次性做出来的就只是样品，只能供参观用、供做广告用，这是没有意义的。”

9月1日，在2024世界动力电池大会高端对话上，中国科学院院士、中国全固态电池产学研协同创新平台理事长欧阳明高对于行业正热的固态电池给出了上述观点。

凭借高能量密度、高安全性和长循环寿命等特性，固态电池被视为最具发展潜力的下一代电池技术，也成为产业链上下游企业争夺的下一个制高点。

针对固态电池技术路线、所处的发展阶段研判、量产时间节点、应用场景等话题，在由四川省人民政府主办、欧阳明高院士工作站承办的2024世界动力电池大会——全球先进电池前瞻技术专题会议上，与会嘉宾也展开了深入探讨，并围绕“全固态电池研发与产业进展”这一核心热点议题进行了热烈讨论。

从2024世界动力电池大会讨论的议题以及展会亮相的相关产品也可以发现，固态电池产业正在加速从实验室走向大规模量产。

此前，多家新能源车企和动力电池供应商也陆续披露了相关的研发或量产进展。

包括宁德时代、比亚迪、上汽集团、长安汽车在内的多家企业，都将固态电池小批量上车时间表设定为2027年。日本将固态电池作为其在电动化上的“翻盘利器”。丰田汽车在去年宣布，最早到2027年，就将向市场投放搭载固态电池的电动汽车，充电不到10分钟即可行驶约1200公里。

与此同时，国家对固态电池的政策和财政支持也在加快落地。

固态电池作为下一代锂电池技术已经是公认的趋势，不过在技术路线、产品定义、商业化进程上，各家企业都有自己的特点。

这也说明固态电池技术整体上还处于从实验室到产业化的验证探索阶段。

多技术路线并行发展

当前行业内广泛应用液态锂离子电池，主要材料分别是正极、负极、电解液和隔膜，固态电池的主要变化是用固态电解质代替液态电解液。

由于不含电解液，再搭配新的正负极材料，理论上固态电池安全性更有保障，因此可以搭配能量密度更高的正负极材料，实现长续航里程、高安全、充电速度快等多种性能兼得。

目前行业内有多个固态电解质的研发方向，主流路线主要有三条——聚合物、氧化物和硫化物，不同的固态电解质各有优劣。

以丰田汽车、宁德时代和比亚迪等选择的硫化物固态电解质为例，这类材料电导率与液态电池不相上下，但相对来说成本高，稳定性较差，生产过程会产生有害气体。

目前硫化物路线也是公认研发难度最高、性能表现最为优异的技术路线。一旦形成突破，将会对动力电池的进步产生较大的影响。

欧美和国内部分企业则以氧化物、聚合物路线为主，氧化物路线热稳定性较好，但抗还原性、物理性较弱；而聚合物的抗还原性和物理接触性较好，相对应的，电导率就会弱一些。

综合各路线的优劣，多位业内人士倾向于支持两条技术路线：以硫化物为主，以及聚合物/氧化物复合的路线。

对于全固态电池电解质体系优化，中南大学冶金学院副院长刘芳洋认为将聚合物与氧化物复合是提升聚合物电解质电导率的重要技术措施，如果能够找到一些在冷压情况下变形，跟正极形成很好接触的氧化物材料，也是非常先进的，目前来讲百花齐放，各个路线都在往前走。

北京卫蓝新能源科技股份有限公司董事长俞会根也表达了相似的观点，他建议正极侧使用卤化物，中间层使用硫化物，负极侧使用氧化物和聚合物复合，能够取长补短，充分发挥各类电解质的优势，“但是这个复合的电池必须要材料成熟做支撑”。

中国科学院大连化学物理研究所研究员陈忠伟表示，发展聚合物的复合固态电解质成本比较低，也更容易实现真正的产业化应用。

广汽埃安新能源汽车股份有限公司电池研发部负责人李进则认为，若要满足车规级电池性能需求，以硫化物电解质为基底的多元复合电解质路线，更有可能率先实现应用。

“比如正极一定要解决硫化物和正极电压氧化的问题，通过界面去修饰，引入包括聚合物或者氧化物做小界面，负极是解决膨胀的问题，一定要用以聚合物为主的方式。”李进表示，要有一个新型聚合物固态电解质的突破，把离子电导率提升上来，这是很关键的问题。

四川新能源汽车创新中心固态电池与新材料中心主任朱高龙也支持硫化物路线，他认为尽管硫化物全固态电池还存在诸多技术难题，但通过逐步改进，硫化物体系仍被视为具备产业化前景的重要选择。

中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院及加拿大工程院院士孙学良称，目前主流的硫化物、氧化物、聚合物仍不能解决所有问题，他的团队一直在研究卤化物，预计5~10年内有望从小批量试验发展到大批量生产。

在中国全固态电池产学研协同创新平台专家委员会副主任、上海大学教授卢世刚看来，就像液态电池发展初期时有三元和磷酸铁锂之争，固态电池目前也面临这样的问题阶段，硫化物、氧化物、聚合物、卤化物这些技术路线今后也将是并行发展的。

2027年小规模上车

作为创新性技术，固态电池从实验室到大规模量产还有较远距离。

宁德时代董事长曾毓群也在2024世界动力电池大会上表示，研发全固态电池的关键，在于对材料和化学体系的研究，其中最难的就是“固-固界面”的问题（颗粒与颗粒间的离子传输问题）。

曾毓群也认为固态电池距离成熟量产还有一段距离：“如果用数字1到9，表示固态电池的技术和制造成熟度，1是刚开始涉及这一领域，9是技术成熟，可以投入大规模生产。当前行业最高水平只到了4左右，只是做出了一些器件样品，进行一些实验验证。这些器件的使用，有很多边界条件，如要在6000个大气压下，才实现较高的低温性能等，现实应用不同于实验室环境，这意味着这些器件还无法投入市场应用。”

比亚迪旗下弗迪电池有限公司CTO孙华军表示，固态电池从实验室小样品放大到汽车用动力电池，会出现很多问题。例如固态电池需要在高压条件下保持电池材料紧密接触，实验室对小样品施加的压力主要是上下两个方向，在实际大电池应用中，有些材料处于电池中部，它的膨胀变形是多个方向的，很难约束。

“电池不是一天就可以被颠覆的，企业做固态电池很难一步到位同时实现高安全、高能量密度的期待，欲速则不达，循序渐进反而是最快的速度”。欧阳明高建议分解问题、逐步攻克，先集中精力解决固态电解质，再考虑更换能量密度更高的正负极材料。

从技术研发节点上看，欧阳明高认为，2025年～2030年，全固态电池产业将重点攻关固态电解质；2030年～2035年，重点攻关高容量复合负极；2035年～2040年，重点攻关高容量复合正极。

整体来看，2027年目前也是行业普遍认为固态电池小规模量产的时间点，预计2030年能够实现大规模量产装车。

在固态电池规模化生产和应用方面，俞会根认为，需要重点做好电芯性能的一致性，这是固态电池真正能够用作汽车动力电池和e-vtol电池的关键前提。他表示，从目前攻关进展来看，全固态电池容量可以做到5-10Ah级别，预计有望在2027年上车进行小规模验证。

此前宁德时代首席科学家吴凯透露，宁德时代的目标是2027年达到7～8分的水平，意味着可以小批量生产全固态电池且机会很大，但大批量生产仍然面临成本等挑战。

弗迪电池CTO孙华军认为，2027年至2030年是固态电池示范期，电池可能率先应用在一些高端车型上。2030年以后，固态电池才有机会应用于主流车型。