拒绝被忽悠一文撕去固态电池的神秘面纱

  固态电池之所以引发全球关注，是因为它在多个关键性能指标上显著超越传统电池，为解决当前能源领域的痛点提供了可行方案。

  单位体积内的包含的能量是衡量电池性能的核心指标之一。固态电池在这方面优势显著，其单位体积内的包含的能量可轻松达到传统锂电池的两倍之多。举例来说，比亚迪历经六年研发的全固态电池，在采用硅基材料作为负极时，单位体积内的包含的能量预计能飙升至 400Wh/kg，相比之下，二代刀片电池的能量密度仅为其一半。这在某种程度上预示着使用固态电池的电动汽车，续航里程将大幅度的提高，轻松突破 1000 公里大关，极大缓解了用户的 “里程焦虑”。

  安全性是电池应用中不容忽视的主要的因素，尤其是在电动汽车和储能领域。传统锂电池使用的液态电解质具有可燃性，若发生泄漏，遇到高温或短路等情况，极易引发燃烧甚至爆炸。而固态电池采用硫化物或氧化物等固态电解质，从根本上消除了这一隐患。以氧化物为主的固态电解质，热失控初始温度超过 600°C，最高可达 1800°C，几乎杜绝了电池燃烧的可能性。

  在使用寿命方面，固态电池同样表现出色。由于固态电解质的化学稳定性高，不易在充放电过程中发生分解或变质，使得固态电池的循环寿命得到非常明显延长。传统锂电池经过几百次充放电循环后，电池容量往往会出现非常明显衰减，而固态电池则能够在数千次循环后，依然保持比较高的容量保持率，大幅度的降低了更换电池的频率和成本。

  充电速度也是固态电池的一大亮点。部分固态电池设计允许更高的充电电流，从而大幅度缩短充电时间。想象一下，未来电动汽车使用固态电池，只需短短十几分钟就能将电量从 0 充至 80%，这将使电动汽车的使用体验与传统燃油车无异，甚至更优。

  固态电池的工作时候的温度范围更广，无论是在寒冷的北极地区，还是炎热的沙漠地带，都能保持稳定的性能。这一特性使得固态电池在各种极端环境下都能可靠应用，拓宽了其使用场景。

  材料创新是固态电池研发的核心驱动力，旨在提升电池的性能、安全性和稳定能力。在众多研究方向中，固态电解质的创新尤为关键。北京大学材料科学与工程学院的庞全全团队取得了突破性进展，他们开发出一种新型玻璃相硫化物固态电解质材料。这种材料不仅具备卓越的离子传导能力，还通过独特的化学及结构设计，引入具有氧化还原活性的碘元素，成功激活了传统电池中难以实现的两相界面反应，为固态电池性能的提升开辟了新路径。

  在正负极材料的探索上，科学家们也取得了积极成果。硅基材料因其超高的理论比容量，成为负极材料的热门选择。然而，硅基材料在充放电过程中会出现较大的体积膨胀，导致电池循环性能直线下降。为解决这一问题，华为公开了一项硅基负极材料的专利。该专利通过巧妙的设计，使高硅氧比硅基颗粒均匀分散在低硅氧比硅基基体中，实现了不同硅氧浓度的精准限域分布。这种创新设计使得硅基负极材料在保持高容量的同时，明显提升了循环稳定性，为固态电池单位体积内的包含的能量的逐步提升奠定了坚实基础。

  性能优化是固态电池迈向商业化应用的关键一步，主要聚焦于提升电池的快充性能、循环寿命和单位体积内的包含的能量等核心指标。在快充性能方面，全固态锂硫电池取得了重大突破。传统的全固态锂硫电池在倍率性能上表现欠佳，而北京大学的研究团队通过新型玻璃相硫化物固态电解质的应用，成功实现了分钟级快充。这一突破得益于新电解质赋予的全新功能，它将原本困扰电池的电解质充电副反应转化为有益于氧化还原的介导反应，极大地提高了电池里面的反应速率，使得充电速度大幅提升。

  循环寿命的延长对于降低电池使用成本和提升产品可靠性至关重要。通过材料和结构的优化设计，固态电池在这方面取得了显著进展。一些新型固态电池在经过数千次充放电循环后，容量保持率依然较高，这在某种程度上预示着电池能够在更长时间内保持稳定的性能，减少了频繁更换电池的麻烦和成本。

  单位体积内的包含的能量的提升一直是电池技术发展的核心目标。固态电池在这方面展现出巨大潜力，通过采用高比容量的正负极材料以及优化电池结构，部分固态电池的单位体积内的包含的能量已达到甚至超越了传统锂电池的两倍。更高的能量密度不仅仅可以为电动汽车带来更长的续航能力，还能在消费电子、航空航天等领域发挥及其重要的作用，推动这一些行业的技术升级和创新发展。

  各大车企纷纷加快固态电池的布局，将其视为在新能源汽车赛道实现弯道超车的关键。上汽集团计划于 2026 年量产新新一代固态电池，单位体积内的包含的能量超 400Wh/kg，体积单位体积内的包含的能量超 820Wh/L，电池容量超 75Ah。广汽集团也宣布，2026 年将把全固态电池装车于昊铂车型，率先实现固态电池的商业化应用。

  海外车企同样不甘落后，丰田的固态电池生产计划已获日本政府批准，将于 2026 年启动量产，预计到 2030 年实现年产量 9GWh 的目标，其固态电池充电仅需 10 分钟，续航里程可达 1000 公里甚至超过 1200 公里。本田也计划从 2025 年 1 月开始试生产纯电动汽车所用的全固态电池。奔驰与美国初创电池公司 Factorial Energy 合作开发的 “Solstice” 固态电池，预计在 2030 年前实现量产，该电池能减轻 40% 电池重量，增加电动汽车 80% 的续航能力 。

  在固态电池产业化进程中，供应链协同发挥着至关重要的作用。产业链上下游企业紧密合作，共同攻克技术难题，优化生产的基本工艺，减少相关成本，推动固态电池从实验室走向市场。

  先导智能作为固态电池设备供应商，已与多家行业领军企业达成设备合作，为固态电池的大规模生产提供了设备支持。赣锋锂业与长安汽车签署《合作备忘录》，携手布局固态电池，加快（半）固态电池技术产业化落地，并推进电池产业全链条战略合作。东峰集团与蓝廷新能源签订《战略合作框架协议》，就固态电池关键材料固态电解质及半固态复合隔膜的研发和生产达成合作，从材料端为固态电池的发展提供支撑 。

  这些合作不仅有助于提升固态电池的性能和质量，还能大大降低生产所带来的成本，提高生产效率，加速固态电池的产业化进程。通过供应链的协同创新，固态电池有望在未来几年内实现大规模商业化应用，为新能源汽车产业带来一场全新的变革。

  尽管固态电池前景光明，但高昂的成本成为其商业化之路上的 “拦路虎”。固态电池的材料成本远高于传统锂电池，其中固态电解质的成本占比较大。现阶段，固态电解质材料生产所带来的成本是液态电解质的 4 至 25 倍 。此外，固态电池生产设备成本比较高，若采用干法工艺，2/3 的现有设备都需更换，这无疑增加了企业的前期投入成本。

  全固态电池材料成本约为 1.5 至 2.5 元 /wh，以 100 度的电池包为例，其材料成本在 15 至 25 万元，再加上另外的成本，一块电池成本突破 30 万元也并非不可能。如此高昂的成本，使得固态电池在市场上缺乏价格竞争力，限制了其大规模商业化应用。

  当前，固态电池的产能严重不足，难以满足市场需求。由于固态电池技术尚处于发展阶段，量产工艺不成熟，存在诸多技术难点，如正极干法工艺电极连续生产挑战、等静压工艺极端高压对电芯的损伤、设备产能低、寿命短等，这样一些问题导致固态电池的生产效率低下，产能难以提升 。

  即便部分公司实现了固态电池的量产，初期产量也较为有限。例如，一些企业虽规划了固态电池的量产时间表，但实际进度受多种因素影响，存在不确定性。从产业高质量发展规律来看，新技术从量产到大规模应用需经历爬坡过程，固态电池也不例外。在产能不足的情况下，固态电池的市场供应受限，进一步延缓了其商业化进程。

  综合当前研发和产业化进展，固态电池有望在未来 5 至 10 年内实现全面落地。到 2026 至 2027 年，部分车企将率先实现固态电池的量产装车，如上汽集团、广汽集团、丰田等。此后，随技术的不断成熟和产能的逐步提升，固态电池的成本将逐渐降低，性能将进一步优化。

  预计到 2030 年，固态电池在新能源汽车领域的渗透率将明显提高，成为电动汽车的主流电池技术之一。届时，固态电池将不仅应用于高端车型，还将逐渐普及到中低端市场，使更多消费者受益。

  除了新能源汽车领域，固态电池还将在消费电子、航空航天、储能等领域得到普遍应用。在消费电子领域，固态电池将为智能手机、笔记本电脑等设备带来更长的续航时间和更出色的安全性能；在航空航天领域，固态电池的高单位体积内的包含的能量和轻量化特性将为飞行器提供更强大的动力支持，推动航空航天技术的发展；在储能领域，固态电池将提高储能系统的安全性和稳定能力，促进可再次生产的能源的大规模存储和利用。

  尽管固态电池的发展前途广阔，但要实现全面普及仍需克服诸多挑战。未来，需要产业链上下游企业、科研机构和政府部门一起努力，加大研发投入，突破技术瓶颈，完善产业生态，推动固态电池技术的持续创新和产业化发展，为全球能源转型和可持续发展做出重要贡献。

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