中國儲能網訊：隨著液態(tài)電池技術的開發(fā)接近極限，固態(tài)電池憑借高能量密度、長壽命及安全性等優(yōu)勢，成為下一代電池技術的焦點，也是各大車企和電池企業(yè)競相研發(fā)的方向。近期，多家車企陸續(xù)公布了固態(tài)電池的量產時間表。
比亞迪鋰電池有限公司CTO孫華軍在2月15日舉行的第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上表示，比亞迪計劃于2027年前后啟動全固態(tài)電池的批量示范裝車應用；中國第一汽車集團公司首席科學家王德平則透露，一汽全固態(tài)電池項目計劃在2027年實現小批量應用。在此之前，長安汽車、上汽集團和奇瑞汽車也均表示，計劃在2026年至2027年間實現固態(tài)電池的量產或裝車驗證。
從多家車企的表態(tài)看，2027年將是固態(tài)電池量產的關鍵時間節(jié)點。然而，寧德時代董事長曾毓群在去年3月的業(yè)績解讀會上表示，固態(tài)電池離商品化還很遠，如果以技術和制造成熟度作為評價體系（以1—9打分，1分為入門，9分為成熟），目前整個行業(yè)只到4分的水平。寧德時代首席科學家吳凱更是直言，目前全行業(yè)均不具備量產全固態(tài)電池的能力。
仍未找到完美的技術路線
固態(tài)電池與液態(tài)電池的最大區(qū)別在于電解質呈固態(tài)，這種改變使得固態(tài)電池在能量密度、安全性等方面具有顯著優(yōu)勢。但固態(tài)電池的制造仍然存在一系列關鍵問題需要突破解決，其中最重要的是電解質技術路線的選擇。
目前，固態(tài)電池的電解質主要有硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物等技術路線，但“電解質中目前沒有大家希望的六邊形戰(zhàn)士（即完美無缺的電解質），沒有任何一種能滿足所有的要求。”上海大學教授、中國全固態(tài)電池產學研協同創(chuàng)新平臺專家委員會副主任盧世剛表示。
其中，硫化物的離子電導率高，但化學穩(wěn)定性差，容易與空氣中的水分和氧氣反應，部分硫化物在高溫下不穩(wěn)定，存在安全隱患；氧化物則因為脆性大，加工難度高，且界面抗阻高與電極接觸不良；聚合物電解質容易加工，但離子電導率低，影響電池性能。鹵化物是固態(tài)電池中的新興材料，有比較好的離子電導率和穩(wěn)定性，但脆性大不易組裝，且成本較高。
在這些并不完美的電解質中，硫化物和氧化物電解質是目前行業(yè)研發(fā)和專利布局的重點。豐田在固態(tài)電池上采用的就是硫化物電解質。武漢大學化學與分子科學學院教授艾新平指出：“硫化物是目前一個很好的切入點，但是其是否具備未來裝車的實際應用條件，以及安全性都還需要進一步的考證。”
除電解質外，固態(tài)電池的正極和負極也存在多種選擇。如正極材料有三元材料、富鋰錳基、磷酸鐵鋰、尖晶石等，負極材料有碳基材料、合金類材料、鈦酸鋰以及新型材料（如硅基、鋰金屬等）。但這些材料在性能、穩(wěn)定性及成本方面各有優(yōu)劣，尚未形成定論。
界面問題也是固態(tài)電池的一大技術難題。曾毓群曾指出，研發(fā)全固態(tài)電池的關鍵在于對材料和化學體系的研究，其中最難的就是“固—固界面”問題。因為固態(tài)電池中固體電解質與電極材料之間難以實現完全緊密接觸，接觸電阻較高，影響電池的充放電效率。且在充放電過程中，電極材料會不可避免地發(fā)生體積膨脹和收縮，導致原本的接觸變差。另外，界面反應還會破壞界面結構形成鋰枝晶，鋰枝晶持續(xù)生長可能穿透電解質，造成電池短路，引發(fā)大量產熱和熱失控。
在制造層面，固態(tài)電池的干法和濕法工藝也存在爭議。干法工藝具有工藝簡單、生產效率高的優(yōu)點，但難以保證電解質與正負極材料的良好接觸；濕法工藝則能夠更好地保證界面接觸，但工藝復雜、成本高。此外，固態(tài)電池的生產技術要求更高，涉及高溫高壓等復雜條件，增加了設備投入和生產難度。這些因素都使得固態(tài)電池的量產之路充滿不確定性。
在不確定性中奔向量產
盡管固態(tài)電池的最佳技術路線并沒有確定，但為了搶占市場取得先發(fā)優(yōu)勢，國內多家車企和電池生產商在固態(tài)電池的量產上持續(xù)進行著各自的研究。在已經公布量產計劃的車企中，各家的技術路線均有所不同。
其中，比亞迪采用的是硫化物復合電解質+高鎳三元正極+硅基負極的技術路線；奇瑞汽車采用氧化物固態(tài)電解質路線，正極材料采用高鎳三元材料或富鋰錳基材料，負極探索鋰金屬負極的應用；長安汽車采用氧化物復合固態(tài)電解質，正極采用富鋰錳基，負極選用復合鋰金屬基材料；廣汽集團則并行推進兩條研發(fā)路徑，一是基于硫化物的多元復合體系，二是基于聚合物的多元復合體系。寧德時代同時推進硫化物電解質和氧化物電解質技術路線。
車企和電池生產商在固態(tài)電池技術路線上的不同選擇，使得固態(tài)電池市場呈現出百家爭鳴的局面，但這正是其量產落地的不確定性的體現。究竟哪種技術路線將成為未來發(fā)展的主流？“全固態(tài)電池到了關鍵時期，需要確立技術路線，這關系到我國新能源汽車產業(yè)持續(xù)健康發(fā)展?！痹诖舜喂虘B(tài)電池論壇上，中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示。
歐陽明高指出，當前全固態(tài)電池的技術路線，要聚焦以硫化物電解質為主體電解質，匹配高鎳三元正極和硅碳負極的技術路線。他認為，在硫化物固態(tài)電解質方面，目前眾多企業(yè)已經建立了小批量供應能力，需要重點攻克大規(guī)模生產工藝，且目前全固態(tài)電池的主體電解質逐漸聚焦于硫化物的技術路線，包括豐田、本田等外資車企，以及寧德時代、比亞迪、吉利等中國企業(yè)。
對于固態(tài)電池中長期的發(fā)展路徑，歐陽明高指出，2025年至2027年，要以200—300Wh/kg的石墨/低硅負極硫化物全固態(tài)電池為發(fā)展目標為牽引，努力打通全固態(tài)電池的技術鏈。2027年至2030年，要以400Wh/kg和800Wh/L為目標，重點攻關高容量硅碳負極，面向下一代乘用車電池；2030年至2035年，則要以500Wh/kg和1000Wh/L為目標，重點攻關鋰負極，逐步向符合電解質、高電壓高比容量正極發(fā)展。
至于量產時間，多數車企瞄準了2027，有部分企業(yè)更是提出要在2026年進行量產。對此，無錫先導智能裝備股份有限公司營銷總經理葉正平表示，車企在2027年實現固態(tài)電池量產的目標還是比較冒險的，以采用硫化物電解質的比亞迪為例，硫化物的大規(guī)模生產是個巨大的挑戰(zhàn)，而且成本壓力也很大。
由于固態(tài)電池電解質可能使用一些高價稀有金屬，同時固態(tài)電池的生產要求和設備投入更高，導致固態(tài)電池總體成本高昂，這是固態(tài)電池量產應用的一大難題。不過隨著技術進步和規(guī)模量產，固態(tài)電池的有望下降。孫華軍表示，固態(tài)電池預計在2030年之后實現大規(guī)模應用時，有望與液態(tài)電池達到同價水平。
總體來看，固態(tài)電池作為新能源汽車市場的關注焦點，其量產之路仍然充滿爭議和挑戰(zhàn)，哪種方案將最終勝出還需要時間來驗證。
