固態電池，下一代電池技術的“新星”

固態電池新能源汽車要走向大眾，需要在企業和政府的共同推動下，攻堅克難，實現量產。

隨著技術的持續進步，固態電池憑借其更高的能量密度、更快的充電速度以及更低的成本優勢，被業界視作新能源汽車動力的未來發展方向。

當前，固態電池領域已成為各大整車企業和電池廠商激烈競爭的焦點。固態電池時代的到來，必將引發新能源汽車產業的重大變革，有望進一步加速新能源汽車的普及進程。不過，要讓固態電池新能源汽車真正走進大眾生活，還需要企業與政府攜手合作，共同攻克難題，實現規模化量產。

新能源車若要繼續替代傳統燃油車，電池技術在此進程中將扮演著關鍵的角色。圖 / 攝圖網

固態電池邁向商業化

“奇瑞全新固態電池來了！”2024年，奇瑞汽車于北京車展上重磅發布風云系列首款純電動SUV——“風云E06”，瞬間吸引了業界的廣泛關注。這款車型搭載了奇瑞與多家科研機構聯合研發的固態電池，其性能表現堪稱卓越。即使固態電池的一角被切除，仍能正常工作，充放電不受影響，且不會出現冒煙、起火或爆炸等情況。奇瑞官方透露，該電池計劃于2026年進入定向運營階段，2027年正式實現量產。屆時，搭載這款固態電池的車型，純電續航里程有望突破1500公里。

當下，固態電池已成為電池科研與工業領域公認的未來電池發展主流方向。除奇瑞外，豐田、大眾、寶馬等知名車企以及各大電池廠商，均在積極開展固態電池的研發工作。有消息稱，部分車型將于2025年搭載固態電池，實現“充電10分鐘，續航輕松破千”的目標。因此，坊間有觀點認為，一旦固態電池大規模應用于汽車領域，不僅將對現有電動汽車市場格局產生巨大沖擊，甚至可能顛覆傳統燃油車市場。

產品上市，專利先行。專利堪稱各大企業搶占市場的銳利武器。在固態電池這一風口領域，各大電池廠商和汽車企業早已展開專利布局。近年來，固態電池專利申請量呈迅猛增長態勢。統計數據顯示，自2016年起，全球固態電池專利申請總量開始爆發式增長，截至2025年1月，全球固態電池關鍵技術專利申請量已超11萬件。其專利申請趨勢表明，相關技術研究已從初步探索階段轉變為全球行業的普遍共識。

例如，2024年11月，華為公司公布了最新的固態電池專利——“摻雜硫化物材料及其制備方法、鋰離子電池”。據悉，該電池容量可達普通電池的10倍，續航里程飆升至3000km以上。華為的“入局”，再度攪動了固態電池領域的“風云”。這一專利的公開，不僅標志著華為在固態電池技術領域的深度布 局，更為整個產業的發展注入了全新活力。

固態電池為何如此“出類拔萃”？

要了解這一點，需要先從它的“前身”——液態鋰電池說起。依據電解質的不同，鋰電池技術體系可分為液態電解質電池、半固態電池和固態電解質電池。

傳統的鋰離子電池屬于液態電解質電池，其結構包含正極、負極、電解液以及隔膜。這種結構存在一個致命的缺點：雖然隔膜承擔著保護作用，但要保證其絕對安全難度極大。這是因為隔膜既要允許電子穿過，又必須將電解液隔離開，所以始終存在被擊穿的風險。例如，在過度充電、受到撞擊、進水、高溫等情況下，這種風險會急劇增大。一旦電池內部溫度上升到一定程度，電解液就會汽化分解。而且，電解液是一種易揮發、燃點低的有機溶劑，一旦發生泄漏并與三元鋰材料接觸，內部就會產生大量熱量，進而導致燃燒甚至爆炸。在安全方面，傳統鋰離子電池發生燃燒、爆炸的案例并不少見。

傳統鋰離子電池的另一大缺陷是會引發用戶的續航焦慮。續航焦慮主要源于兩個方面：一是續航里程不夠長，二是補充能量耗時太久。即便如今已經實現了十多分鐘就能充滿電，但七八百公里的續航里程，在長途行駛時，仍然難免讓用戶產生焦慮。此外，還有一個容易被忽視的問題，即電池占用空間較大。電池包布置在座艙下方，不可避免地會侵占乘坐空間。同時，較厚的電池包也會對外觀設計產生影響，使得很多電動轎車的側面看起來較為臃腫。

固態電池與傳統液態鋰電池相比，最主要的區別在于，固態電池使用固態電解質替代液態電解質。雖然這看似僅僅是電解質形態的轉變，卻如同“施了魔法”一般，為鋰電池帶來諸多優勢。

2027年全固態電池上車！充電10分鐘，續航600公里不是夢！圖/百度

由于固態電池的電解質為固態，極大地降低了電池發熱失控的風險。這意味著，即使在遭遇事故時，電池也不會引發爆炸性燃燒。固態電解質本身不可燃，且熱分解 溫度高，其固態特性避免了電解液腐蝕、揮發、漏液等問題，使得電池的安全性能大幅提升。這種安全性上的顯著提升，不僅讓搭載固態電池的汽車比燃油車更安全，還為電池充電速度的大幅提升奠定了基礎。固態電池的充電速度能夠達到傳統鋰電池的5-6倍。

在儲能方面，傳統液態電池在發展過程中遇到了諸多瓶頸，能量密度難以突破350Wh/kg的極限。而固態電池以固態電解質取代液態電解質，成功攻克了這些難題。它能夠采用硅碳、金屬鋰等高比容量的負極材料，能量密度輕松超越300Wh/kg，部分以金屬鋰為負極的固態電池能量密度甚至可達500Wh/kg，從而使續航里程輕松超過1000公里，有效緩解了新能源汽車的續航里程焦慮，堪稱電池領域的“佼佼者”。

此外，由于固態電池幾乎不存在熱失控風險，電池組無需過多的溫度控制部件，這使得電池的整體重量得以有效控制。同時，更高的能量密度使其比其他電池體積更小、重量更輕，卻仍能提供相同的功率。隨著這種技術的發展，我們可以暢想未來新能源汽車電池充電的場景：人們能像給電動自行車充電一樣，輕松拿起電池前往充電柜進行充電。

全固態電池面臨的技術瓶頸

在將液態鋰電池的電解質替換為固態后，似乎一切問題都能被輕松解決，這讓人們感覺固態電池新能源汽車已近在咫尺。然而，技術突破并非易事。

2024年4月，上汽智己發布了最新車型——智己L6，并宣稱其為全球首款搭載固態電池的量產車型，續航里程超過1000公里。固態電池這一長期停留在概念階段的產品，似乎已提前進入落地應用階段。但實際上，智己L6所搭載的電池，在電解質中添加了10%的浸潤液，且正負極材料與液態鋰電池的正負極材料相似，其實是半固態電池，并非真正意義上的全固態電池。

固態電池的研究并非始于近幾年，其研究時間比現在廣泛應用的液態鋰電池還要早，已有幾十年之久。但直至今日，它仍無法實現商業化量產。由此可見，全固態電池要成功走出實驗室，必然還有很長的路要走。這場追求新技術、比拼實力的“技術競賽”，更像是一場考驗耐心與毅力的“馬拉松”。

首先，固態電池的電解質變為固體后，與電極之間形成固-固相接，會產生固-固界面問題。可以把它想象成兩塊積木疊放在一起，即便表面看起來再光滑，從微觀角度看仍會存在縫隙，這就會導致電阻增大，電導率大幅下降，即離子電導率較差。其次，理想的固態電解質材料還應具備對鋰金屬的化學和電化學穩定性，能夠有效抑制鋰枝晶的產生，同時擁有足夠的安全性能等特性。

當前，固態電池主要存在三大技術路線，分別為聚合物電解質、氧化物電解質以及硫化物電解質。這三種電解質均有各自的優缺點，至今尚未有一種能夠同時滿足各項性能要求。其中，聚合物電解質的離子電導率較低，需加熱至60℃才能正常進行充放電操作，且化學穩定性欠佳，在高溫環境下易起火燃燒，同時電解質還容易被電解。氧化物電解質的離子電導率高于聚合物電解質，然而其質地極為堅硬，致使固態電池出現剛性界面接觸的問題。硫化物電解質不僅離子電導率最高，機械性能也較為出色，在全固態電池領域具備極大的發展潛力，不過其界面穩定性較差。在充放電過程中，金屬鋰與硫化物電解質界面會發生嚴重的副反應；在制備工藝方面，硫化物固態電池的制備工藝較為復雜，并且硫化 物易與空氣中的水和氧氣發生反應，產生劇毒的硫化氫氣體。此外，固態電池對材料純度和工藝技術要求極高，這無疑增加了開發和生產的成本，因此，如何降低固態電池的制造成本成為一項重要難題。

盡管全固態電池的研發道路充滿艱辛，但我們仍應對其技術的量產和商業化持有信心與耐心。因為各大企業正持續加大在全固態電池領域的研發投入，并且不斷取得突破性進展。

從專利角度分析，中國的固態電池專利申請數量位居世界首位，其次是日本、美國和韓國，中國的專利申請數量遠遠超過其他國家。日本的相關企業數量雖不多， 但其技術實力強勁。日本對固態電池的研究起步較早，技術水平處于全球領先地位，尤其在硫化物技術方面積累深厚。從全球固態電池專利申請人排名來看，豐田汽車的專利申請量最多，優勢顯著，達到5300多件。而我國在近五年里，固態電池研發進程不斷加速，據統計，截至2025年1月，國內公司有關全固態電池的專利申請數量，累計最高為1400多件。從企業研發實力對比來看，我國在固態電池技術上是否處于世界領先地位仍有待觀察。未來，我國若想在固態電池領域成為領跑者，不僅需要加強技術革新，還需出臺更多政策予以支持。

在全固態電池仍需持續進行科技創新和技術研發才能實現市場化的情況下，不少企業選擇了一條過渡路線，即半固態、凝膠態電池。這兩類電池保留了部分電解液，能夠有效改善界面接觸和電導率問題，而且其結構與液態電池相似，與企業現有生產線的兼容度較高，便于規模化生產以降低材料成本。不過，研究發現，半固態、凝膠態電池存在發熱現象增多的問題，這使得電池不得不犧牲一部分性能。所以，發展全固態電池依然是行業的主流趨勢。

“明日之星”還是“鏡花水月”？

隨著鋰電池技術的日益成熟，新能源汽車俘獲了越來越多車主的心，成為眾多消費者的“新寵”。調查結果顯示，2024年新能源汽車的滲透率約達57%，新能源車意向購買用戶數量已與燃油車不相上下。

固態電池被譽為鋰電池技術的“終極形態”，作為新能源汽車未來的關鍵驅動力，一旦實現量產，必將推動新能源汽車產業迅猛發展。然而，在固態電池引發的熱潮下，不少打算購買新能源汽車的消費者陷入了糾結：固態電池新能源汽車究竟值不值得等待？何時“入手”才是最佳時機？大家都在觀望，期待固態電池新能源汽車何時能夠實現量產。

固態電池，新能源汽車行業的新故事 圖/百度

早在2023年6月，豐田宣稱“將在2027-2028年實現全固態電池技術的商業化”。自2024年以來，全球產業鏈企業密集披露固態電池的研發進展，整車企業表現尤為突出。國內車企中，上汽集團和廣汽集團率先官宣，稱“最早可在2026年實現全固態電池的量產并應用于車輛”；去年3月，蔚來汽車宣布其電池合作伙伴（衛藍新能源）提供的150kWh超長續航電池包正式量產，并于今年6月投入使用，但目前采取“只租不售”的模式。電芯廠商方面，國軒高科、太藍新能源等也相繼宣布在固態電池領域取得新突破。

盡管利好消息不斷傳來，但需注意的是，“應用于車輛”并不等同于“量產”，此外，“半固態”與“固態” 是兩個截然不同的概念，沒有明確落地路線圖和時間表的官宣，只能被視為商業宣傳手段。目前，不少企業存在蹭概念以拉動股價的行為，這也為固態電池技術的實際進展增添了不確定性。還未見到牛排，卻先聽到“滋滋聲”，這未必是好事。

與業內大多數圍繞固態/半固態電池大力拉投資、建設產線的企業心態不同，鋰電行業龍頭寧德時代對固態電池的預期和態度顯得較為保守。寧德時代首席科學家吳凱曾公開表示：“如果以技術和制造成熟度作為評價體系（以1-9分打分），寧德時代的全固態電池研發目前處于4分的水平，預計到2027年能達到7-8分的水平。” 固態電池商業化前景仍不明朗，業內普遍認為，2030年或許是固態電池產業化的關鍵節點。不過，目前固態電池距離大規模商業化應用仍有一段距離，真正的發展拐點還遠未到來。

既然固態電池研發難度如此之大，為何我國企業對其熱情高漲？這不得不提及固態電池已成為國家“自上而下”、從基礎開始大力扶持的產業。有消息稱，我國計劃投入約60億元用于全固態電池研發，寧德時代、比亞迪、一汽、上汽、衛藍新能源和吉利等六家企業已獲得政府的基礎研發支持。經嚴格篩選，相關研發工作最終細化為七大項目，聚焦于聚合物、硫化物等不同技術路線。這一消息猶如一劑“興奮劑”，極大地激發了國內企業的積極性。若政府牽頭加大投入， 意味著我國有望在2027年左右實現固態電池的量產，這并非只是設想。

不過，即便在國家大力扶持下攻克技術難題，成本問題仍是固態電池新能源汽車邁向市場的關鍵阻礙。研究報告顯示，目前全固態電池的材料成本約為1.5-2.5元 /Wh，是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池材料成本的3-5倍。簡單計算一下：若一臺固態電池車型續航達到1500km，按15kWh/100km的電耗計算，電池包能量將達225kWh。那么，這塊固態電池的材料成本將高達33萬-56萬元，而這僅僅是材料成本。固態電池若要實現量產裝車，還需重建或改造生產線，逐步提高良品率，重新匹配電池能量管理系統和電池包方案等，這些都會進一步增加成本。

綜合各項因素，一款固態電池車型的價格可能是普通液態電池車型的數倍。所以，即便某車企成功突破技術瓶頸，生產出固態電池并實現裝車，其高昂價格也可能遠超消費者的購車預算，使消費者望而卻步。車企目前所謂的“上車”，多為小規模生產，真正量產上市后的價格與產量仍充滿不確定性。

由于固態電池具備能量密度高、充電速度快、安全性強等顯著優勢，未來很可能在低空經濟領域（如eVTOL等）等新場景、新應用中率先得到應用。

（文章來源：《創意世界》2025年3月號）

編校：范曉華，審讀：郭麗

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