引语：一场关于未来能源的竞争已悄然打响，而中国企业正试图在这场固态电池的全球赛中抢占领跑位置。
2023年前后，在中国新能源汽车产销连年位居全球之首时，中国科技部和工信部组织了一次未雨绸缪的密集调研。那次调研汇集了行业顶尖专家，课题很明确：是否存在一种颠覆性技术，会在未来冲击中国的全球电池地位？
调研结论令人警醒：那便是全固态电池。随后，中国科学院院士欧阳明高牵头成立了中国全固态电池产学研协同创新平台，政府则推出了一项60亿元的固态电池专项刺激计划。
曾经在液态锂电池领域占据全球主导地位的中国电池产业，正在全力备战一场来自未来的技术革命。
1、何谓终极形态：固态电池的前世今生
固态电池并非新鲜概念。早在1991年，美国Argonne国家实验室就提出了可充电固态锂电池设计方案。从90年代第一颗固态电池诞生到现在，这项技术一直没能真正走出过实验室。
展开剩余85%固态电池的原理与传统液态锂电池相似，都被科学家们形象地称为“摇椅式电池”。不同的是，其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。
固态电池的四大优势令人瞩目：
一是能量密度高。使用全固态电解质后，可以直接使用金属锂来做负极，明显减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。
二是体积小。传统锂离子电池中，隔膜和电解液加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量，而固态电解质可以将其缩短到只有几到十几个微米。
三是柔性化前景。全固态电池在轻薄化后柔性程度会有明显提高，可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。
四是更安全。采用全固态电池技术，锂枝晶和电解液燃烧问题可以直接得到解决。
2、技术路线之争：三大主流路线竞相突围
固态电池领域主要有三种技术路线同台竞技，分别是聚合物、氧化物和硫化物。
聚合物路线“像温柔的软妹子”，使用PEO（聚环氧乙烷）等材料当电解质，优点在于柔韧性好、成本低、易加工，但缺点是在常温下离子导电率低，需要加热才能工作。
氧化物路线被比喻为“稳重的老大哥”，采用石榴石、NASICON等陶瓷材料当电解质，优点在于耐高温、循环寿命长，缺点是离子导电率低，界面接触不够灵活。
硫化物路线则是“傲娇的学霸”，其离子导电率最高，室温下堪比液态电池，能量密度高、快充能力强，但缺点是遇空气会生成有毒硫化氢，生产工艺复杂，成本高昂。
此外，还有卤化物路线这一“潜力股小鲜肉”，虽导电率高且可塑性强，但还处于研发的早期阶段。
产业层面，日本企业普遍“死磕”硫化物路线，中国企业则在三条路线上均有布局。宁德时代、比亚迪等头部企业都在积极投入研发，试图在这场技术竞赛中占据制高点。
3、关键挑战：固固界面接触成为首要难题
全固态电池的产业化之路依然面临重重阻碍。据研究人员指出，其产业化需攻克的技术挑战约达172项，若考虑制造环节的复杂性，实际难题可能更多。
其中最关键的有6项难题，包括固固界面、材料稳定性、致密化问题、制备过程中的安全、成本问题，以及电池包集成问题。
固固界面接触问题尤为关键，它直接影响锂离子传输效率和电池循环寿命，是决定全固态电池能否从概念走向实用的首要前提。若不能有效解决，全固态电池的产业化将无从谈起。
中国科学院物理研究所黄学杰团队近期取得了重要突破，通过在电解质中引入碘离子，在电场作用下形成富碘界面，能够自动填充所有的缝隙和孔洞，让电极和电解质始终保持紧密贴合。
这一创新解决了锂金属负极与固体电解质之间界面处易生成孔洞且随循环而恶化的难题。
4、过渡方案：半固态电池崭露头角
面对全固态电池的技术难题，产业界近两年探索出了一条折中方案——半固态电池。也就是在固态电解质中想方设法地掺杂一些润湿剂，以改善固固界面的接触问题。
效果立竿见影。目前，半固态电池已经小批量生产，最早的便是蔚来和卫蓝新能源合作打造的150度电池，去年初电池包就已经投入市场。
后续上汽旗下品牌智己、名爵也先后发布了搭载半固态电池的产品，由清陶能源供应。
半固态电池能量密度的提升，让电动车的续航可以轻松突破1000公里，并且即便在北方低温环境下，也不用过多担心掉电问题。
然而，半固态电池在汽车上的应用也略显“鸡肋”。主要是，相比于现在的液态电池，半固态电池的能量密度提升并不显著，而成本则高出很多。
以蔚来的150度电池为例，产业界估算，其仅电芯成本就需要30万元，蔚来总裁秦力洪也曾透露，这块电池包的价格“相当于一辆ET5”。
5、量产时间表：从实验室到量产线的漫长之路
对于全固态电池的量产时间，行业内已经形成了较为明确的共识。
多家企业计划在2027年左右实现全固态电池的小规模装车。丰田已宣布计划最早在2027年推出首款搭载量产全固态电池技术车型，比亚迪则计划在2027年将全固态电池用于高端车型。
不过，即便是进度最快的企业，也仅计划在2026年小批量装车。而行业龙头宁德时代的全固态电池量产计划已推迟至2030年。
成本是横亘在量产路上的另一大障碍。目前全固态电池每瓦时成本约5元，是现有液态电池的5-10倍，装配80度电的电池包仅电芯成本就高达40万元，远超整车价格。
中俄新能源材料技术研究院院长王庆生强调，行业普遍认为，固态电池量产初期成本将是现有电池的2倍以上，后续需通过持续技术迭代逐步降低成本。
6、应用前景：从特殊场景到大众市场的渐进路径
全固态电池的产业化路径预计将分三个阶段推进：
首先是推动技术完成实质性跨越，打造出在具体应用场景中真正可用的产品。预计其有望在低空经济、混合动力或高温钻井平台等成本相对不敏感的特殊领域率先落地。
其次是持续优化技术指标，拓展应用场景。在产品初步成型后，通过持续迭代，将其打造为在安全、能量密度、成本、快充、低温性能及可制造性等多个维度上更为均衡的“六边形战士”。
第三阶段是实现全域普及与成本良性循环。未来全固态电池应用范围将不再局限于电力系统与储能，更将延伸至储能、船舶乃至对性能要求严苛的航空领域。
事实上，目前无论是半固态还是固态电池，更优先被考虑的落地场景不是汽车，而是飞行器、机器人、3C消费品等领域。
这些领域对能量密度和安全性要求更高，且相对成本不敏感，能够快速验证技术价值。
7、其他电池路线：多元技术路线竞逐未来
尽管固态电池被寄予厚望，但市场上仍有其他潜在的技术路线可能与之竞争。
铝空气电池兼具能量密度高和充能快的优点，采用更换负极的方式可使“机械充能”相比传统燃油车的燃油加注毫不逊色。然而，铝负极的腐蚀抑制、正极吸氧催化剂的研究与设计等多重难题待解。
锂硫电池被称为“锂电的终极形态”，能让电池毫不逊色于油箱，同样可以解决续航问题。但电极结构的显著变化、多硫化物的穿梭效应、难于控制的副反应等问题，阻碍着锂硫电池技术从实验室走向市场。
氢燃料电池则已实现试验车约10万公里安全运行。但问题在于燃料电池电堆的寿命、对铂基催化剂的依赖导致的高成本，还有“电-氢-电”能量转化路径的低效。
相比之下，进步锂电车——即通过优化现有锂离子电池技术——在未来十年内仍可能是主流选择。行业将面临洗牌，存活下来的锂电企业将登上视野范围之内的技术高地。
据研究机构EVTank预计，到2030年，全球固态电池的出货量将达到614吉瓦时，其中全固态电池占比接近30%。
而在当下，从高端消费、无人车到低空经济，固态电池正在一步步验证自己的技术价值。正如行业专家所言，全固态电池的产业化是一项长期的系统性工程，既不能低估挑战，也不必过度悲观。
未来十年，能源存储领域将上演一场精彩纷呈的技术角逐。无论最终胜出的是固态电池还是其他技术路线，唯一可以确定的是，全球能源格局正面临一场深刻的变革。
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