中國固態電池技術獲突破，新能源車續航有望翻倍

2025-10-17 來源：電子工程專輯

474

全固態金屬鋰電池被譽為下一代儲能技術的“圣杯”，其核心在于以固態電解質替代傳統液態電解質和隔膜，具備能量密度高、熱穩定性好、不易燃爆、循環壽命長等優勢，被視為替代傳統液態鋰離子電池的核心方向。

然而，長期以來，固體電解質與金屬鋰電極之間的“固-固界面接觸”問題一直制約著全固態電池的實用化進程：硫化物固體電解質硬度高、脆如陶瓷，而金屬鋰電極柔軟如橡皮泥，兩者貼合時界面易出現縫隙和孔洞，嚴重影響鋰離子傳輸效率和電池整體性能。

近日，我國科學家在固態電池領域取得重大突破，成功攻克全固態金屬鋰電池的關鍵技術難題，使得固態電池性能實現跨越式升級。這一突破標志著我國在下一代鋰電池技術上邁出了重要一步，有望將新能源汽車的續航里程從目前的最多500公里提升至1000公里以上，為新能源汽車、低空經濟等前沿產業的發展注入強勁動力。

技術突破解決“卡脖子”難題

我國多個科研團隊通過聯合攻關，取得了三大關鍵技術突破：

一、“特殊膠水”——碘離子技術：中國科學院物理研究所聯合華中科技大學、中國科學院寧波材料技術與工程研究所等團隊，開發出一種基于“碘離子”的陰離子調控技術。該技術如同“特殊膠水”，在電池工作時可隨電場遷移至電極與電解質的界面處，主動吸引鋰離子填補縫隙和孔洞，使二者實現緊密貼合。此項成果已發表于國際學術期刊《自然-可持續發展》，為全固態電池走向實用化提供了關鍵技術支撐。

二、“柔性變身術”——柔性骨架技術：中國科學院金屬研究所團隊在固態鋰電池領域取得突破，通過聚合材料為電解質構建柔性骨架，大幅提升電池的機械性能。實驗顯示，該電池可彎折2萬次或擰成麻花狀仍保持完好，具備優異的抗拉耐拽能力。同時，柔性骨架中引入的特定化學成分可提升鋰離子傳輸速度并增強儲電能力，使電池儲能容量提高86%。相關研究已發表于《先進材料》期刊。

三、“氟力加固”——含氟聚醚材料技術：清華大學化學工程系張強團隊成功開發出新型含氟聚醚電解質。利用氟元素極強的耐高壓特性，在電極表面形成穩定的“氟化物保護殼”，有效防止高電壓擊穿電解質。該技術確保電池在滿電狀態下通過針刺測試和120℃高溫箱測試均不發生爆炸，顯著提升了電池的安全性和穩定性。相關成果已于9月25日在線發表于《自然》雜志。

性能跨越式升級，量產仍需時間

此次技術突破顯著提升了全固態金屬鋰電池的性能。據介紹，以前100公斤的電池最多支持500公里續航，如今有望突破1000公里的限制。這一提升不僅解決了新能源汽車的續航焦慮問題，還為低空經濟、人形機器人等領域提供了更高效的能源解決方案。

此次技術突破引起了國際社會的廣泛關注和高度評價。美國馬里蘭大學固態電池領域知名專家王春生教授表示，該研究從本質上解決了制約全固態電池商業化的關鍵瓶頸問題，為實現其實用化邁出了決定性一步。中國科學家的持續貢獻標志著我國在下一代電池技術的國際競賽中，已從重要“跟跑者”轉變為部分“領跑者”，為全球能源存儲技術的發展提供了中國智慧和中國方案。

盡管我國在全固態電池技術上取得了重大突破，但業內人士指出，要實現大規模、低成本、穩定良率的量產與廣泛商用，還需要更長時間。目前，材料、工藝、供應鏈與成本等瓶頸仍需解決。不過，隨著技術的不斷進步和產業化節奏的加快，固態電池有望在未來幾年內逐步走向市場。

全國政協常委、經濟委員會副主任苗圩今年在第二屆中國全固態電池創新發展高峰論壇就表示：“從目前全球固態電池研發進展的情況來看，固態電池技術工藝還沒有成熟，大體上2027年前后才能實現小批量生產，距離大規模的量產還需要更長的時間。”

寧德時代也坦言，固態電池商業化仍需突破材料與工藝難題，預計2030年左右才能實現大規模量產。也就是說，對于寧德時代這樣的電池巨頭，都承認固態電池量產要在五年之后。

車企已經開始產業化應用？

那么，為何有些企業聲稱已經在推進半固態電池的產業化應用呢？

在8月29日的成都車展上，首款搭載半固態電池的新款上汽MG4正式上市，并宣布即將進入量產階段。與此同時，清陶能源計劃到2025年實現超過10GWh的半固態電池產能，該電池將配備于智己L6車型，支持近900V的超快充電功能。

國外方面，豐田與住礦金屬在10月8日宣布，在固態電池正極材料領域取得了新的突破，目標是在2027至2028年間將其應用于量產車型。此外，汽車制造商Stellantis與Factorial Energy合作開發的FEST?固態電池已經成功通過驗證，展示了從15%充至90%只需18分鐘的快速充電能力。

市場為何對固態電池持有不同的看法？這表明固態電池正在步入“工程化加速期”——部分企業已經完成了從實驗室技術突破到中試和示范應用的關鍵過渡，產業化的步伐明顯加快，但尚未全面進入“量產元年”。

按照液態電解質在電芯材料混合物中的質量比例，電池可以細分為液態（25%）、半固態（5%-10%）、準固態（0%-5%）和全固態（0%）。其中，半固態、準固態和全固態三種類型統稱為固態電池。固態電池采用固態電解質替代了傳統液態電池中的液態電解質和隔膜，減少了電池包的質量和體積，賦予固態電池不易燃爆且熱穩定性好、能量密度高、循環壽命長以及更優的充放電性能等優點。

真正的全固態電池商用需要滿足三大條件

當前市場上所稱的固態電池大多指的是半固態和準固態電池。真正的全固態電池仍需克服以下幾個主要挑戰：

首先，工藝一致性和良品率問題尚未完全解決。固態體系對薄膜厚度、界面處理、壓合與密封等精度要求極高。雖然實驗室能夠制造出少量高性能樣品，但在大規模生產時，如數萬片乃至百萬片級別的生產中，良品率下降和缺陷增加成為普遍難題。制造設備和工藝需要經過多輪迭代才能滿足汽車行業的要求。

其次，材料供應和供應鏈規模化還不成熟。硫化物、氧化物、陶瓷隔膜及鋰金屬負極的大規模、低成本制備和穩定供應是實現量產的重要限制因素。即使像豐田這樣的公司已在陰極材料的批量生產方面有所布局，上下游產業鏈的整體同步擴展仍需時間。

第三，成本曲線尚未形成（單位成本高于成熟的鋰電池）。初期設備投資、潔凈室需求、材料加工損耗以及較低的良品率導致固態電池的單位成本偏高。要使固態電池的成本與現有液態鋰電池競爭，至少需要在規模效應、良品率提升和材料成本降低等方面取得顯著進展。數據顯示，固態電池的成本高達500美元/kWh，而鋰離子電池的成本僅為100-150美元/kWh，差距顯著。最后，完整的產品質量、使用壽命和安全性的驗證需要大量的時間和實際場景測試。