固態(tài)電池有何“魔力”?還有多久能“上車(chē)”?

近期，吉利控股、奇瑞汽車(chē)、長(cháng)安汽車(chē)紛紛披露了其在固態(tài)電池領(lǐng)域的最新戰略藍圖。從吉利鎖定三條技術(shù)路線(xiàn)并行，到長(cháng)安計劃今年三季度將“金鐘罩”固態(tài)電池推向裝車(chē)驗證，再到奇瑞明確2026年中試線(xiàn)投產(chǎn)，頭部車(chē)企不約而同地將2026年定義為“樣車(chē)與中試元年”。

固態(tài)電池，這個(gè)聽(tīng)起來(lái)充滿(mǎn)未來(lái)感的名字，正逐步從實(shí)驗室走向市場(chǎng)，成為動(dòng)力電池領(lǐng)域的新星。它究竟有何魔力?又將如何重塑我們的出行方式?帶著(zhù)這些疑問(wèn)，海報新聞?dòng)浾哒归_(kāi)了調查。

什么是固態(tài)電池?半固態(tài)與全固態(tài)有啥不同?

“固態(tài)電池，顧名思義就是電池內部完全采用固態(tài)電解質(zhì)來(lái)傳導鋰離子，沒(méi)有液態(tài)電解質(zhì)的存在，這就像是給電池換上了更安全、更穩定的‘心臟’。”北京衛藍新能源公司技術(shù)總監徐航宇向記者介紹，固態(tài)電池又分為半固態(tài)和全固態(tài)兩種，半固態(tài)電池是在傳統液態(tài)電池的基礎上，用固態(tài)電解質(zhì)替代了大部分液態(tài)電解液，只保留少量液態(tài)成分來(lái)輔助離子傳導;而全固態(tài)電池，則是完全去掉液態(tài)電解液，全部采用固態(tài)電解質(zhì)，是動(dòng)力電池的終極形態(tài)之一。

徐航宇解釋道：“傳統液態(tài)離子電池之所以叫‘液態(tài)’，因為它除了正負極材料外，里面使用的是液態(tài)電解質(zhì)(電解液)。”他告訴記者，電池中正負極為產(chǎn)品主材，負責存儲能量，電解液就像人體血液，負責在正負極之間傳導鋰離子，如果沒(méi)了電解液，整個(gè)電池則無(wú)法工作。

以鋰離子電池為例，其電解液成分為有機溶劑和鋰鹽，其中有機溶劑好比日常生活中的酒精或汽油，熱穩定性差，容易熱失控導致起火燃燒。而固態(tài)電池，尤其是全固態(tài)電池，能量密度超過(guò)500Wh/kg(磷酸鐵鋰電池能量密度150-200Wh/kg，三元鋰電池能量密度200-300Wh/kg)，循環(huán)壽命超3000次，且基本杜絕了起火爆炸的風(fēng)險，與傳統液態(tài)離子電池相比，固態(tài)電池的優(yōu)勢顯而易見(jiàn)。

那么，固態(tài)電池在動(dòng)力電池技術(shù)路線(xiàn)中的定位是顛覆性替代還是漸進(jìn)式補充?徐航宇認為，半固態(tài)電池是動(dòng)力電池技術(shù)升級的漸進(jìn)式補充方案，它兼容傳統電池的材料和設備，改造成本低，現在已經(jīng)可以批量生產(chǎn);全固態(tài)電池則是長(cháng)期的顛覆性替代目標，技術(shù)難度高，一旦成熟將徹底改變動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)格局。

山東省新型儲能制造業(yè)促進(jìn)會(huì )秘書(shū)長(cháng)陳文在采訪(fǎng)中同樣表示，半固態(tài)電池更像是動(dòng)力電池技術(shù)升級的漸進(jìn)式補充方案，而全固態(tài)電池則是長(cháng)期的顛覆性替代目標。他說(shuō)：“半固態(tài)電池兼容傳統電池的材料和設備，改造成本低，能夠快速實(shí)現量產(chǎn)，填補現有技術(shù)的短板;全固態(tài)電池則徹底去除了液態(tài)電解液，解決傳統電池易燃、續航天花板、低溫掉電等核心問(wèn)題，是未來(lái)動(dòng)力電池發(fā)展的必然趨勢。”

半固態(tài)電池已在無(wú)人機、電摩等多領(lǐng)域應用全固態(tài)實(shí)現60Ah以上車(chē)規級批量量產(chǎn)條件

盡管固態(tài)電池前景光明，但全固態(tài)電池的量產(chǎn)之路卻充滿(mǎn)一些挑戰。徐航宇坦言：“固-固接觸是全固態(tài)電池量產(chǎn)面臨的首要挑戰。”

徐航宇認為，傳統液態(tài)鋰離子電池的電解質(zhì)為液體，液體跟固體很好接觸，這種感覺(jué)就像水草泡在海水里，達到浸潤狀態(tài);一旦把液體替換成固體電解質(zhì)，其與固體正負極之間，就像兩顆鵝卵石一樣，變成點(diǎn)狀接觸，這種情況下鋰離子無(wú)法進(jìn)行傳導。“這是一個(gè)很大的難題，科學(xué)家們在用各種各樣的策略去解決這個(gè)問(wèn)題。”

世界范圍內早在1972年就報道過(guò)固態(tài)電池這一概念，中國于1977年開(kāi)啟固態(tài)電池研發(fā)之旅，四十多年來(lái)，針對固態(tài)電解質(zhì)材料，已開(kāi)發(fā)各種各樣類(lèi)型的材料，目前這些材料的綜合性能都不夠理想。“如果當下一定要做出全固態(tài)電池，技術(shù)可以做到，但它的綜合性能和成本不夠好，推向市場(chǎng)是沒(méi)有市場(chǎng)競爭力的。”徐航宇告訴記者。

為了解決這一問(wèn)題，過(guò)去幾年，中國固態(tài)電池研發(fā)人員嘗試了另一條路線(xiàn)，即半固態(tài)電池(混合硅液電池)，電池里面同時(shí)使用液體和固體兩類(lèi)電解質(zhì)材料實(shí)現離子傳導。半固態(tài)電池的研發(fā)之初是確認能否將固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢與傳統液態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢結合，后來(lái)經(jīng)過(guò)大量探索，研發(fā)人員發(fā)現有些策略能夠結合這一優(yōu)勢，同時(shí)半固態(tài)電池與傳統液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)工藝和設備又相互兼容，能夠實(shí)現制造低成本。

目前，半固態(tài)電池已在無(wú)人機、電摩、便攜式移動(dòng)電源，包括新能源汽車(chē)、儲能等眾多領(lǐng)域有了應用。以蔚來(lái)汽車(chē)應用衛藍固態(tài)電池為例，蔚來(lái)汽車(chē)創(chuàng )始人李斌開(kāi)車(chē)從上海行駛至廈門(mén)，行駛里程1044公里，電池剩余3%電量，這充分驗證了固態(tài)電池在新能源汽車(chē)上的應用潛力。

回歸到全固態(tài)電池，面對量產(chǎn)挑戰，行業(yè)內企業(yè)正通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新和協(xié)同創(chuàng )新尋求突破。去年11月，廣汽集團宣布已建成國內首條大容量全固態(tài)電池產(chǎn)線(xiàn)，正在小批量測試生產(chǎn)，這在行業(yè)內率先具備了60安時(shí)以上車(chē)規級全固態(tài)電池的批量量產(chǎn)條件。

廣汽集團在中試產(chǎn)線(xiàn)建設過(guò)程中，重點(diǎn)攻克了干法厚電極制備、超薄電解質(zhì)成膜與轉印、原位界面融合等多項技術(shù)瓶頸，實(shí)現60Ah以上車(chē)規級全固態(tài)電池的批量量產(chǎn)條件。欣旺達動(dòng)力則通過(guò)多線(xiàn)程、階梯式發(fā)展戰略，逐步形成了從半固態(tài)到全固態(tài)的完整技術(shù)體系，公司發(fā)布的聚合物全固態(tài)電池“欣·碧霄”，能量密度突破400Wh/kg，循環(huán)壽命超過(guò)1200次。

今年以來(lái)，多家車(chē)企公布了其在全固態(tài)電池領(lǐng)域的戰略藍圖。吉利控股方面，高級副總裁兼CTO沈源透露，公司已鎖定三條技術(shù)路線(xiàn)并行發(fā)展，力爭在2026年推出首輛全固態(tài)電池樣車(chē)，2027年開(kāi)啟小批量產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，并定于2030年全面實(shí)現全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化布局。

奇瑞汽車(chē)副總裁古春山表示，公司計劃2026年實(shí)現0.5GWh的中試線(xiàn)投產(chǎn)、PACK樣包下線(xiàn)，并實(shí)現60Ah級全固態(tài)電芯的連續化生產(chǎn)，2027年啟動(dòng)全固態(tài)電池的裝車(chē)示范應用。

長(cháng)安汽車(chē)預計在今年第三季度前，將“金鐘罩”固態(tài)電池搭載機器人及裝車(chē)驗證。依據既定規劃，長(cháng)安將在2026年完成裝車(chē)驗證后，于2027年逐步推動(dòng)全固態(tài)電池的量產(chǎn)落地。

陳文表示，全固態(tài)電池要實(shí)現商業(yè)化應用，除了技術(shù)與材料升級，降本是核心關(guān)鍵。具體而言，原材料成本居高不下，固態(tài)電解質(zhì)及高容量正負極材料價(jià)格昂貴，比如鋰硫化物的價(jià)格是碳酸鋰的5-10倍;其次固態(tài)電池對生產(chǎn)環(huán)境、原材料純度要求極高，對生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制提出了更嚴苛的標準。此外，產(chǎn)業(yè)鏈尚不完善進(jìn)一步推高了整體成本。“要破解這些難題，則需在材料研發(fā)、設備升級、產(chǎn)業(yè)鏈構建等多個(gè)領(lǐng)域實(shí)現協(xié)同創(chuàng )新，最終推動(dòng)固態(tài)電池的生產(chǎn)與應用走向規?；?。”

從汽車(chē)到低空經(jīng)濟、人形機器人等多個(gè)領(lǐng)域國家已構建起全方位支持體系

過(guò)去二三十年時(shí)間，中國在傳統液態(tài)鋰離子電池上實(shí)現從跟跑到并跑，最終領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展。目前，全球80%液態(tài)鋰離子電池市場(chǎng)握在中國企業(yè)手中。同時(shí)，從材料端來(lái)看，中國更是占到90%以上市場(chǎng)份額，構建了極為堅實(shí)的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢。

在固態(tài)電池領(lǐng)域，中國已經(jīng)排在世界第一梯隊。“當前，世界范圍內能見(jiàn)到的半固態(tài)電池，基本上都是我們國內企業(yè)在出貨，所以在半固態(tài)電池領(lǐng)域，中國也保持著(zhù)領(lǐng)先地位。”徐航宇告訴記者，這些半固態(tài)領(lǐng)域的關(guān)鍵材料和設備，在全固態(tài)領(lǐng)域很多可以沿用，實(shí)際也是為將來(lái)的全固態(tài)產(chǎn)業(yè)打下良好基礎。

固態(tài)電池的好處不言而喻。那么，半固態(tài)或者全固態(tài)電池上車(chē)之后，能不能給C端消費者帶來(lái)明顯體驗改變?

欣旺達動(dòng)力中央研究院院長(cháng)徐中領(lǐng)在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示，從體驗來(lái)講，首先電池能量密度會(huì )有明顯提升，如果裝相同重量的電芯，車(chē)端續航里程會(huì )有大幅提高，續航焦慮可能會(huì )大大緩解。在安全性上，固態(tài)或者半固體電池具有更高的安全閾值，安全方面的顧慮將會(huì )更小。另外還能拓展新的應用場(chǎng)景，比如長(cháng)續航和高安全帶來(lái)的更大的活動(dòng)范圍、更大的空間、更多的“新能源車(chē)+”應用等，給車(chē)主帶來(lái)更多延伸體驗。

除了新能源汽車(chē)，固態(tài)電池在低空飛行器領(lǐng)域也大有可為。隨著(zhù)eVTOL(電動(dòng)垂直起降飛行器)的興起，其對電池的能量密度和安全性提出了更高要求，全固態(tài)電池憑借其高能量密度和基本杜絕起火爆炸風(fēng)險的優(yōu)勢，將成為eVTOL的理想動(dòng)力源。當前全球首次eVTOL固態(tài)電池飛行試驗已完成，證實(shí)了無(wú)人機在使用固態(tài)電池后續航時(shí)間提升60%-90%，將更適配物流、植物保護等場(chǎng)景。

在人形機器人領(lǐng)域，全固態(tài)電池幾乎是一個(gè)必然的選擇。“人形機器人需要與人類(lèi)密切互動(dòng)，對電池的安全性和能量密度要求極高，它一旦起火，要比電動(dòng)兩輪車(chē)在樓道里面起火危害更大，對于人形機器人來(lái)講，安全性顯得更為重要，所以全固態(tài)電池是唯一的選擇。”徐航宇說(shuō)，固態(tài)電池還可以拓展至電力儲能、低速電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)船舶等多個(gè)領(lǐng)域。

政策層面，國家已構建起全方位支持體系為產(chǎn)業(yè)保駕護航。去年，工信部等八部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》，明確將全固態(tài)電池列為重點(diǎn)攻關(guān)方向，支持鋰電池、鈉電池向固態(tài)化發(fā)展，并提出2027年前打造3-5家全球龍頭企業(yè)。

其后，工信部發(fā)布的《工業(yè)和信息化標準工作要點(diǎn)》提出，建立健全全固態(tài)電池標準體系，以高標準帶動(dòng)關(guān)鍵材料、技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā);《汽車(chē)標準化工作要點(diǎn)》則提出，要加快全固態(tài)電池、動(dòng)力電池在役檢測、動(dòng)力電池標識標簽等標準研制，不斷優(yōu)化動(dòng)力電池性能要求。

除此之外，工信部與市場(chǎng)監督管理總局聯(lián)合印發(fā)的《電子信息制造業(yè)2025—2030年穩增長(cháng)行動(dòng)方案》中，支持全固態(tài)電池等前沿技術(shù)基礎研究，加強創(chuàng )新平臺建設;國家能源局等部門(mén)則聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)能源裝備高質(zhì)量發(fā)展的指導意見(jiàn)》，明確提出研制長(cháng)壽命、寬溫域、低衰減鋰電池、鈉電池、固態(tài)電池等關(guān)鍵裝備，將固態(tài)電池納入能源裝備高質(zhì)量發(fā)展核心方向。

“國家已經(jīng)構建起全方位支持體系，為固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)保駕護航。”陳文認為，固態(tài)電池的發(fā)展將以技術(shù)路線(xiàn)多元化、產(chǎn)業(yè)化分階段推進(jìn)、應用場(chǎng)景持續拓展、成本與性能動(dòng)態(tài)優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng )新為核心導向，最終實(shí)現從實(shí)驗室到大規模商業(yè)化的關(guān)鍵跨越，躋身下一代能源存儲核心技術(shù)。