全固态电池 “逐鹿赛”
电观
固态电池作为高比能量、高安全的电池备受关注。
在中国电动汽车百人会论坛（2025）上，全固态电池依然是关注重点。论坛上，很多专家和企业都对全固态电池进行了阐述。
先解决两个业内最关心的问题，量产时间和安全性问题。
中国电动汽车百人会副理事长、中国科学院院士欧阳明高预测，目前看全固态电池产业化开始的时间为2027—2028年，以实现电池比能量400Wh/kg为目标；2030—2035年，500Wh/kg也将进入产业化阶段。
安全方面，全固态并不是完全没有安全问题的电池。中国电子科技集团第十八研究所研究员肖成伟表示，全固态电池在安全性有了很大提升，但电池热失控的问题还是存在，并不是完全没有安全问题的电池，它的热失控温度相比液态会提升30-50℃，在高比能情况下对电池安全性提升会有很大的保障。
01
产业化路线：2030量产关键节点
在论坛上，欧阳明高和肖成伟都对全固态电池的产业化时间做出了预测，二者观点大体一致。
欧阳明高表示，全固态电池产业化预计在2027-2028年起步，到2030年实现规模产业化，届时能量密度可达400Wh/kg。在2030-2035年间，能量密度为500Wh/kg的车用全固态电池也将实现量产。
根据新能源汽车路线图3.0制定的目标是，全固态电池2030年做到500Wh/kg；2035年做到600Wh/kg，2040年做到700Wh/kg。当然产业化可能要比这往后延5年。
肖成伟给出的发展预测是，2025年推出全固态样车；2027年希望实现百辆到千辆级的示范；2030年实现全固态电池小规模量产和整车应用；2035年实现全固态电池大规模量产。
根据新能源汽车路线图3.0所设定的目标，全固态电池在2030年应达到500Wh/kg的能量密度；到2035年提升至600Wh/kg，而到了2040年则需达到700Wh/kg。不过，实际的产业化进程可能会比这些目标延后约五年。
肖成伟提出了他的发展预测：预计在2025年推出全固态电池样车；2027年期望实现从百辆到千辆级别的示范运行；2030年将实现全固态电池的小规模量产及整车应用；而到了2035年，全固态电池将实现大规模量产。
在能量密度方面，肖成伟根据汽车工程学会科技评论“全固态电池挂件科学问题探讨与产业化展望”提供的信息，给出了理想的发展过程，即2027年，全固态电池单体应达到400Wh/kg的能量密度，循环生命周期超过1000次，并实现2C的快速充电能力；2030年目标是500Wh/kg，而到了2035年，期望全固态电池的能量密度能达到700Wh/kg。
02
技术路线：硫化物和聚合物复合电解质
在技术路线选择上，欧阳明高认为，全固态电池的主体电解质可能还是硫化物。肖成伟也指出，目前产业化路线主要是硫化物和聚合物复合电解质两条路线。
具体来看，正极材料升级方向为超高镍和富锂锰基，负极升级方向为硅基材料与锂金属。
在材料体系方面，欧阳明高也表示，现阶段，全固态电池要做到400Wh/kg的能量密度，负极材料必须更换为硅碳负极，到2030—2035年，正极还可以一直用高镍三元。
下一阶段，当全固态电池要实现500Wh/kg，负极材料就必须更换为锂金属了，因为硅碳负极无法满足这一要求。然而，使用锂金属也面临诸多难题，比如锂枝晶生长、体积膨胀以及熔点低（锂的熔点仅为180℃）等问题。欧阳明高表示，目前，学术界提出了在锂金属表面形成钝化层的解决方案。
03
发展难点：材料本征缺陷和制造工艺双重挑战
国轩高科动力能源有限公司首席科学家朱星宝指出，固态电池在材料本征方面存在诸多缺陷。
例如，氧化物电解质，存在材料碎裂以及制备过程中工艺放大困难的问题；硫化物则面临空气稳定性差的困扰；聚合物的离子电导率较低；氢化物合物化学稳定性欠佳；卤化物在制备工艺和稳定性方面表现不佳。薄膜电池虽最早研发成功，但难以放大生产，只能制作小电池。
当下，全固态电池面临的最大技术瓶颈是正极、负极与固态电解质之间的高界面阻抗。这主要是因为材料接触时不可避免地会产生接触空隙，进而导致电化学不稳定性增加，为此需要采用加压工艺。不仅在制备过程中需要加压，使用过程中也同样如此。
肖成伟表示，目前全固态电池通常需要施加30-50个大气压的外部压力，这对整车设计提出了新的挑战，也限制了其应用。理想的压力水平是控制在3-5个大气压以内。
负极方面同样问题重重。现阶段使用的碳硅负极以及未来的锂金属负极都存在各自的问题。欧阳明高认为，负极的重点攻关方向是研发高容量、低膨胀、长寿命的硅碳负极，将膨胀率控制在20%以内。
朱星宝提出，仅靠简单的外部约束力远远不够，还需从黏结剂、硅碳体系设计、硅表面包覆和沉积等角度进行优化。若要追求更高的能量密度，采用锂金属负极时，还会面临锂金属粉化和库伦效率低的问题。
此外，锂枝晶生长也是一大难题。厦门大学教授、中国科学院院士孙世刚介绍说，即使是固态电池，锂枝晶仍可能沿着固态电解质晶界生长，从而引发短路。
正极方面的问题是，高电压高比容量材料的稳定性较差，容易出现衰减。目前，行业内通过构筑人工SEI膜、构建三维结构锂金属负极、调控锂金属电极/电解质（液、固）界面等方式，来抑制锂枝晶生长，提升锂金属电池的循环稳定性。同时，还会采取提升电极、电解液液表界面稳定性，强化溶剂化结构的聚合度，优化去溶剂化过程、结构组分，强化表界面钝化保护层等措施。
宁波容百副总裁兼中央研究院院长李琮熙也指出全固态电池面临的挑战。
在成本端，硫化物固态电解质的关键原料，硫化锂的价格在几年前还高达1500美元/千克，是液态电解质的150倍，但当下通过工艺优化，良率的提升，利用硫化氢等化学转化工艺技术，使得硫化锂的生产成本正在迅速降低，随着硫化锂和硫化物固态电解质的规模化生产，干法电极技术的引入，材料和零部件的简化，预计到2035年，电芯BOM成本有望降至0.4元/Wh以下。
制造工艺端，全固态电池产业化在制造工艺上的主要障碍在于加压和堆叠。在加压工艺上，为了解决全固态电池特有的界面接触性较差问题，需借助能实现高温高压的等静压机，但这类设备以液体为压力介质，需要加入密封工序，仅这工序就需要30分钟，而在近期，业内除了均匀加压设备，还创新性地引入了食品行业中的真空设备工艺进行多方面的尝试。
最近也有成功案例显示，通过这类新型设备可以成功制造出压缩率40%，厚度偏差在2.5%以内的全固态电池电芯，这与传统WIP设备效果相当。
在量产方面，固态电解质及其原料硫化锂的价格高昂，新供应链体系的构建等，都是全固态电池当下面临的难题。
04
发展现状：企业竞相角逐的赛场
全固态电池巨大的发展潜力，吸引了国内外众多电池企业和主机厂纷纷投入研发，一场激烈的“军备竞赛”已然打响。
例如，丰田在做全固态硫化物的体系，根据早期计划，2027—2028年，全固态电池要投入实际应用，现在看来还是存在一些技术难题需要攻克，现在延期到2030年要投入应用。
韩国三星同样聚焦硫化物体系的固态电池，采用高镍和无锂负极，用的硫化物电解质，以900Wh/L为目标，2027年要实现SOP。三星将全固态电池视为改变竞格局的关键技术，不断加大投入，其重量能量密度目标为450Wh/kg，极具挑战性。
法国的Bollore子公司Blue Solutions从聚合物方向进行探索，已经在部分车型上实现了千辆级应用。该公司的正极采用磷酸铁锂，负极使用金属锂，由于聚合物的特性，电压窗口受到限制。不过，通过技术创新，其单体能量密度已达到250Wh/kg，在金属锂应用方面积累了宝贵的经验。
国内企业也在全固态电池研发领域积极发力。国内的比亚迪以硫化物为主做技术开发，采用高镍的三元正极、硅碳负极，采用干法工艺路线，研发的电池能量密度可以做到400Wh/kg的水平，20Ah和60Ah样品实现了下线，经过测试之后也具备比较好的性能。
上汽清陶采用聚合物复合电解质体系，正极使用高电压的锰基正极，负极采用含锂复合负极，中间电解质层为聚合物复合体系，并运用卤化物电解质和干法电极生产工艺。目前已开发出30Ah的全固态电池，各项指标表现良好，研发进展顺利。
论坛上，太蓝新能源董事长高翔也介绍了他们的全固态电池规划。高翔表示，他们将通过三步走实现全固态电池，第一步要减掉隔膜，同时减掉部分电解液，实现半固态电池的阶段，将率先应用于新能源汽车、储能大规模应用市场；第二步，将完全减掉电解液，这是太蓝全固态电池阶段；第三步，进一步减掉负极，这样相对原有的液态锂电池只剩下正极材料，打造出全固态无负极电池。高翔认为，到这一阶段，才是全固态电池的最终阶段。
此外，欧阳明高调研了国内主要的全固态电池的技术路线。目前看，国内众多企业在全固态电池技术路线的选择上各有侧重，但多数企业在2027年左右将能量密度目标设定在400Wh/kg，负极多采用硅碳负极或锂金属负极，主体电解质集中在硫化物、聚合物、氧化物、卤化物等，正极则以高镍三元或锰基正极为主。
全固态电池虽前景光明，拥有高能量密度和高安全性的巨大潜力，但在技术层面仍面临诸多瓶颈。电芯放大带来制备工艺参数、性能的改变，以及后期采用锂金属负极时，界面问题和锂枝晶问题，成为其发展道路上的巨大阻碍。
不过，随着众多企业和科研人员的不懈努力，以及技术的不断创新，相信在未来，全固态电池能够突破这些难题，为电动汽车行业带来新的变革。
