畫餅十幾年，永遠在跳票，固態電池為何總是“下次一定”？｜圖文

在 2024 年，柴司策劃小卡就說要寫“固態電池”選題，因為“2025 年是固態電池元年”，提前部署，好接廣告；

等到了 2025 年 ，“固態電池元年”又跳票到了2026年和 2027 年；

如果我們往前翻翻合訂本，會發現 2018年、2021年、2022年、2023年 ......年年都是“固態電池元年”：

翻一翻汽車內容的評論區，還真有一群人說要等到固態電池上車，才愿意買新能源車。

這期視頻，我們找到了在中國科學院物理所研究電池的博士生白睿，來看看固態電池好在哪里，為什么永遠是“明年一定”？雖然說等等黨永不認輸，但等到哪個明年，汽車才能用上固態電池？

視頻版

↓↓ 看完這個視頻就知道了 ↓↓

↑↑ 信我，真的超級好看 ↑↑

圖文版

各個行業，尤其是汽車界，吹……期盼固態電池已經很久了。這主要是因為固態電池畫了一個真香的大餅——安全。

很多人覺得電車不安全，是因為電池包易燃易爆炸。這個鍋，主要跟鋰電池里的電解液有關。

我們如今用的鋰電池，正負極之間是一層隔膜，其中浸滿了用于傳導離子的電解液。在充放電時，帶正電的鋰離子經過隔膜和電解液到達對面，帶負電的電子則通過外部電路移動，形成電流。這里的“電解液”，主要成分是有機碳酸酯類溶劑和鋰鹽。

有機碳酸酯類溶劑易揮發、閃點低，一旦泄露或者受熱，就容易爆炸；后者比如六氟磷酸鋰，受熱分解的同時會釋放更多熱量，加劇燃燒。

那如果，我們能把電解液和隔膜打包扔掉，替換成某種作用相同，但更穩定的固體，不就安全了嗎？

而且這樣一來，固態電池的體積能量密度也更高：

據說固態電池的體積能量密度能達到800-1000Wh/L，相比目前使用液態電解液的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池接近翻倍。

又安全又持久，這就是固態電池給各位畫的餅。

但要把餅做出來，還剩下一個問題：到底要用什么固體，來充當電解質呢？

如果你還沒把《高中化學必修 1》還給老師的話，那應該能記得它曾高屋建瓴地指出：電解質往往需要在溶液，或者高溫熔融狀態下，才能導電。而呈固態時離子不能自由移動，所以無法導電。

要做固態電池，就要改寫教科書。被寄予厚望逆天改命的材料有好幾種：聚合物、氧化物和硫化物，以及一些“非主流”路線。

固態電池什么時候能上車，就看這些技術路線哪個能率先跑通。

首先，其中的聚合物，已經被淘汰了。

2011 年，法國一家公司推出過的一款搭載聚合物固態電池的電動汽車。它電池小，續航少，充電慢，更奇葩的是每次開車前都要先把電池預熱到 60-80℃。

之所以這么拉胯，是因為聚合物固態電池在室溫下的離子電導率非常低。

所謂“離子電導率”，就是衡量電解質導電能力的物理量。聚合物在室溫下的離子電導率，只有電解液的千分之一甚至更低，沒法兒用；加熱到 60℃ 后也只有液態電解質的十分之一。

所以聚合物固態電池上車之后，很快又下車了。

相比而言，氧化物、硫化物的電導率，比聚合物高了幾個數量級。他們也是目前車企和電池廠的主流技術路線。

其中的氧化物，也已經上車了，但卻只能以所謂“半固態電池”的身份上車。這是為啥呢？

氧化物很穩定，生產、使用都很安全。雖然電導率也遠不如電解液，但差不多能用。它最大的問題是，是解決不了“界面阻抗”的問題。

界面阻抗，是指鋰離子在通過電極和電解質的接觸面時，所遇到的阻力。我們現在用的鋰電池中，電極是浸潤在電解液中的，二者接觸面積很大，鋰離子很容易就能移動。

但固態電池就麻煩了：

因為是固體和液體的界面，相當于液體本身就具備這種浸潤性，它這樣子界面接觸就非常好。那如果是固體與固體之間的接觸的話，它相當于就是一個顆粒與一個顆粒的這種“點接觸”，它沒有辦法像到做到像固-液這種“面”接觸。就相當于就是它的這種接觸的點少了，那么它的傳輸的這個作用就會大大地被削弱。

不管用哪種材料，“界面阻抗”都是固態電池目前最大的技術難題之一。一些車企宣傳的“半固態電池”，就是在氧化物之外，再加入一部分電解液，來解決界面阻抗問題，屬于一種妥協方案。

但問題是加了電解液之后，還是得面對鋰電池“易燃易爆炸”的風險：

你這既然有電解液加在里面，那為什么不全用這個液態電池呢？

因為你像有電解液加在里面，依然保留了之前液態電池，它這個或者說有機溶劑的，它這種在密閉空間里面會隨時發生這個熱失控的這個風險，它還是存在，相當于你相比液態電池也沒有在熱穩定性上沒有進步太多；

然后相比于全固態電池，可能又沒有把這個就是能量密度提升的，或者說很到位。

就是相當于這個只能說是有點想要去往前走，但是好像又沒有邁出很多的那種感覺。

所以“半固態電池”，到底能不能在現有的技術路線上發展成全固態電池，難說。不過已經有車企宣稱，會在 2026–2027 年前后讓“全固態電池”上車，用的就是氧化物和其他物質混合的方案。

至于能不能成真......明年再看吧。

而硫化物，則是目前電池行業的頂級玩家，寧德時代、比亞迪、豐田、三星都在押注的“版本答案”。

硫化物的電導率非常優秀，目前研究最多的LGPS，鋰鍺磷硫，導電率幾乎跟電解液相當。

但它的問題是……安全性弱了億點。

硫化物固態電解質一旦暴露在空氣中，就容易水解產生硫化氫，是著名的易燃易爆、有劇毒和臭雞蛋味的氣體。

這不光對生產環境提出了很高的要求，還大幅推高了生產成本。有報道說，目前鋰鍺磷硫的價格高達每公斤 7 萬美元。作為對比，每公斤電解液只要 5 美元～

就算不管價格和安全性，技術上的難點也很多。就說“界面阻抗”的問題，硫化物也很難解決。相比于堅硬的氧化物，硫化物呈粉狀，跟電極的接觸面相對好一些——但目前也只能在實驗室里通過外部加壓等方式，勉強緩解這個問題。

真要量產上車有多難？手握 1000 多個固態電池專利的豐田對此最有發言權：

早在2011–2012 年，豐田就發布了基于鋰鍺磷硫開發的固態電池，并宣布將在 2015–2020 年商用；

到了2017 年的東京國際車展上，豐田又說他們計劃在2020 年初推出一款由固態電池供電的原型車；

結果到了2019 年的東京車展上，這個“年初”又變成了2020 東京奧運會期間；

眾所周知，2020 年東京奧運會其實是在 2021 年辦的，所以豐田的 flag 也延期到了 2021 年；

到了 2021 年，又毫不意外地迅速跳票；

再等到了2023 年，豐田又計劃在2027 年推出全固態電池的電動汽車；

但很快，這個時間點又推遲到了2030 年……

怎么講，GTA VI 都沒有豐田跳得多。GTA VII 跟全固態電池誰先上市，那都不好說～

除了這三種外，目前還有一些新的熱門方向，比如鹵化物。

清陶能源正在開發的第二代半固態電池，就使用了“氧化物+鹵化物+聚合物”的組合。

還有把有機物和無機物復合在一起的固體電解質。

總之就是各種排列組合都試試，萬一蒙對了呢～

那么最后，到底在哪個明年，“等等黨”才能等到固態電池呢？

這個問題不是我們能回答的。不過就在諸多玩家又又又又宣布要在 26、27 年量產固態電池的時候，2024 年 9 月，電池行業的頭號玩家，寧德時代的老板曾毓群說：

“如果用 1 到 9 表示固態電池的技術和制造成熟度，那當前行業最高水平只到了 4 左右，只是做出了一些器件樣品，進行一些實驗驗證。”

至少寧德時代還拿不準，固態電池是不是能在 2027 年量產。他們預計至少要在2030 年之后，固態電池才能大規模應用，并實現和目前鋰電池同樣的價位水平。

我們也問了白睿，他似乎更“樂觀”一點：

我感覺如果真要是全固態上車的話，這個時間可能真不好說，因為現在我至少沒看到一個對界面改進很好的這種文章去報道出來……或者說這種相當于是真正的在不加外壓，然后不加這個就是不加一點點解液，同時這個電池又能跑得很好的，就實驗室產品感覺好像都沒有看到。所以在如果說這個前提下再去說產業，我感覺就有點荒謬了。

但是也不好說。如果說這兩年如果真的有一些這個課題組的同學，包括老師，包括企業，他們的這些研發人員，最終發現了某種方案真的是可行的，也不是說不可能啊。所以說這一切可能真的沒有辦法去人為地預測，只能說這個隨緣了。

也有一句話說，

，就是所以說這個東西就是看看大家在這個研發或者說在研究過程當中有沒有一些新的靈感出現。

聽到這里，你心里應該有個數了～所以最后呢，我們祝愿產業界能順利突破技術難題，讓我們早點用上固態電池。

但各位等等黨，也要做好心理預期。光明就在 2 年……

3 年……

或者 5 年后？

反正總會來的吧！加油！下期見！