長期以來，電動汽車動力電池續(xù)航能力差、使用壽命短、安全有隱患等自身缺陷，一直困擾著想買電動汽車的消費者，以及廣大的行業(yè)從業(yè)者。

而固態(tài)電池在安全與能量密度等方面，相比現(xiàn)有的液態(tài)電池產品具有明顯的優(yōu)勢，有望解決新能源汽車續(xù)航與安全兩大痛點，被認為是電池技術的未來主流方向，成為全球動力電池下半場競爭的焦點之一。

歐、美、日、韓等傳統(tǒng)汽車強國高度重視全固態(tài)電池的研發(fā)與產業(yè)化，欲借固態(tài)電池實現(xiàn)對我國動力電池產業(yè)的換道超車，國內相關企業(yè)也都加大了在相關方面的布局。

2025年2月15日，2025中國全固態(tài)電池產學研協(xié)同創(chuàng)新平臺年會暨第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇在北京舉行，匯聚8位院士，6家行業(yè)組織、60多位專家學者以及200余家整車、電池、材料企業(yè)，多家研究機構，以及多個地方政府代表，聚焦材料科學、新工藝新裝備及產業(yè)前沿進展，探討全固態(tài)電池創(chuàng)新突破及挑戰(zhàn)。

全國政協(xié)常委、經(jīng)濟委員會副主任，工業(yè)和信息化部原部長苗圩表示，固態(tài)電池產業(yè)化仍需解決技術、工藝和成本的問題。從當前全球固態(tài)電池研發(fā)進展來看，量產技術工藝有待成熟，2027年前后實現(xiàn)小批量生產。

中國工程院院士、中國全固態(tài)電池產學研協(xié)同創(chuàng)新平臺專家委員會主任陳立泉回顧了固態(tài)鋰電池研究方面的發(fā)展歷程和技術突破，梳理了全固態(tài)電池領域關鍵問題和難點，涵蓋正極界面問題、負極界面等問題。

中國科學院院士、中國全固態(tài)電池產學研協(xié)同創(chuàng)新平臺理事長歐陽明高表示，當前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，以比能量400Wh/Kg、循環(huán)壽命1000次以上為性能目標，確保2027年實現(xiàn)轎車小批量裝車，2030年實現(xiàn)規(guī)模量產。

中國科學院院士、廈門大學教授、中國全固態(tài)電池產學研協(xié)同創(chuàng)新平臺專家委員會副主任孫世剛指出：“我們必須面對一系列技術挑戰(zhàn)”。首先，尋找合適的固體電解質是關鍵；其次，界面問題也是不容忽視的一環(huán)；此外，生產工藝復雜、成本高昂等問題也限制了其大規(guī)模商業(yè)化應用。

量產仍面臨諸多挑戰(zhàn)

在去年9月舉行的2024世界動力電池大會上，曾毓群就固態(tài)電池表示：“全固態(tài)電池的技術成熟度用從1-9進行表示的話，9代表可以上車生產階段，那么目前固態(tài)電池行業(yè)最高水平在4左右。”

固態(tài)電池量產面臨的挑戰(zhàn)，主要有技術路線缺陷、工藝要求高、材料成本貴等。

從技術路線看，固態(tài)電池主要有聚合物、氧化物（薄膜或非薄膜）、硫化物等三大技術路線，而每一種技術路線都有軟肋。

聚合物電解質在室溫條件下，離子電導率較低，使得聚合物固態(tài)電池充電需要在高溫環(huán)境下完成，極大地限制了其商業(yè)化。

氧化物電解質，為了保證剛性氧化物電解質與陰極材料的界面良好接觸，往往需要高溫燒結，否則會導致嚴重的界面化學副反應。此外，有些氧化物電解質還存在鋰枝晶生長問題。

而硫化物電解質空氣穩(wěn)定性差，當其暴露于空氣中就會產生有毒氣體，同時伴隨著電解質結構的破壞和電化學性能的衰減，硫化物電解質的合成、儲存、運輸和后處理過程，都需要依賴惰性氣體或干燥室。

從工藝而論，關鍵的電解質成膜工藝還不過關，如果膜過厚會降低電池質量能量密度和體積能量密度，同時也會提高電池的內阻，膜過薄電池的性能則會變差，還可能引起短路。

從成本而論，全固態(tài)電池的生產成本也遠超液態(tài)電池，比如鋰硫化物的價格就是碳酸鋰的5到10倍；固態(tài)電池對生產環(huán)境與原材料純度的要求也很高，導致企業(yè)投資建設生產基地動輒需要上百億元。

雖然挑戰(zhàn)不少，但固態(tài)電池已經(jīng)到了量產的前夕。

車企供應商全面開花

在峰會上，一汽集團首席科學家兼研發(fā)總院（科技創(chuàng)新管理部）高端汽車集成與控制全國重點實驗室主任王德平表示，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已突破關鍵技術，現(xiàn)階段正處于原型樣機階段。預計在未來兩年至三年，能量密度達400Wh/kg的全固態(tài)電池，有望實現(xiàn)小批量裝車應用。

比亞迪鋰電池有限公司CTO孫華軍指出，比亞迪已經(jīng)開始啟動固態(tài)電池產業(yè)化的可行性驗證，涵蓋關鍵材料技術攻堅、電芯系統(tǒng)開發(fā)以及產線建設。計劃2027年左右啟動批量示范裝車應用，預計在2030年前后實現(xiàn)大規(guī)模量產。

此外，東風汽車透露，即將量產能量密度350Wh/kg的固態(tài)電池產品，并正在自研能量密度突破550Wh/kg的下一代全固態(tài)電池。

計劃在2025年實現(xiàn)20Ah全固態(tài)樣品，能量密度350Wh/Kg，于2027年實現(xiàn)電芯容量60Ah、能量密度400Wh/Kg以上，并開始裝車驗證，2030年實現(xiàn)量產裝車。

上汽集團選擇聚合物與無機物復合電解質技術路線，其固態(tài)電池能量密度突破400Wh/Kg，體積能量密度達820Wh/L，計劃2026年四季度正式量產。

吉利自研的全固態(tài)電池能量密度達400Wh/kg，并完成了20Ah電芯的制備。

奇瑞自研的固態(tài)電池，能量密度超600Wh/kg。充電5分鐘可續(xù)駛400公里，純電續(xù)航里程超過1500Km，預計2026年投入定向運營，2027年批量上市。

廣汽集團宣布，其采用第三代海綿硅負極與高容量固態(tài)正極技術的全固態(tài)電池研發(fā)進展順利，計劃2026年實現(xiàn)裝車搭載,目前能量密度超過350Wh/kg，150周循環(huán)后電池容量保持在90％以上。

除了車企對固態(tài)電池志在必得，電池供應商也積極布局。寧德時代主要采用硫化物和凝聚態(tài)聚合物雙重材料體系作為固態(tài)電池的電解質材料，計劃在2027年實現(xiàn)全固態(tài)電池的小批量生產。

孚能科技的全固態(tài)電池，采用鋰金屬負極和高鎳正極，能量密度可達500Wh/kg，計劃在2025年進行放大驗證，全固態(tài)電池有望在2027年實現(xiàn)小批量量產裝車。

國軒高科已成功研發(fā)出車規(guī)級硫化物全固態(tài)電池“金石電池”，并通過200攝氏度熱箱測試，質量能量密度可以達到350Wh/kg，體積能量密度可以達到800Wh/L，且電芯循環(huán)壽命可達3000次。

清陶能源與上汽共建的首條全固態(tài)電池產線已經(jīng)立項，計劃 2025 年底完工，一期產能規(guī)劃 0.5 GWh，第一階段產品能量密度可達 400Wh/kg以上，二階段將突破 500Wh/kg。

輝能科技走氧化物路線，負極有硅氧化物和鋰金屬兩種路線，首款全固態(tài)電池采用100%無機固態(tài)電解質，能量密度達380Wh/kg和860-900Wh/L。該公司在中國臺灣桃園的首座Giga級鋰陶瓷電池工廠已經(jīng)啟動，設計產能2GWh，最多可供2.6萬輛電動汽車。

億緯鋰能選擇了硫化物和鹵化物復合固態(tài)電解質技術路線，預計在2026年實現(xiàn)生產工藝的突破，推出高功率、高環(huán)境耐受性及絕對安全的全固態(tài)電池，主要用于混合動力領域；2028年，進一步推出具有400Wh/kg的高比能量全固態(tài)電池。

欣旺達全固態(tài)電池產線計劃2026年具備量產能力，屆時預計可以將聚合物體系的全固態(tài)電池成本降至2元/Wh，這與半固態(tài)電池成本接近。

蜂巢能源聚焦硫化物路線，目前已經(jīng)具備20Ah全固態(tài)電池的制備能力，能量密度達到380Wh/kg。在量產全固態(tài)電池定位400Wh/kg以上，預估將在2030年后實現(xiàn)裝車。

國內一片形勢大好，國外企業(yè)也不甘落后。

本田已經(jīng)公開了全固態(tài)電池量產示范生產線，2025年1月開始試生產，并在今后幾年銷售的新車中搭載全固態(tài)電池，從而使電動汽車的續(xù)駛里程增加2倍。

豐田汽車研發(fā)的高性能全固態(tài)電池僅需10分鐘即可充滿，續(xù)駛里程有望超過1200公里，將于計劃將在2025年3月起試生產，2026年進行量產，并在2028年實現(xiàn)每月100MWH瓦時的產能。

現(xiàn)代汽車計劃在3月展示其首款固態(tài)電池組，其研究中心已建成一條試點生產線，新的固態(tài)電池組被稱為 “Dream”電池，現(xiàn)代汽車的目標是到2030年實現(xiàn)大規(guī)模生產。

三星SDI透露，其電動車用的固態(tài)電池產品已經(jīng)交付汽車原廠，并且已經(jīng)進行了約6個月的測試驗證。測試車滿電續(xù)航里程可超過600英里，且在9分鐘之內就能充滿80%的電量，壽命可達20年。三星承諾將在2027年開始大規(guī)模生產固態(tài)電池。

奔馳和Stellantis集團投資的美國固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)Factorial，近期也推出了全固態(tài)電池樣品，能量密度達450Wh/kg。

值得注意的是，不同于目前國內外新能源汽車的發(fā)展速度差異，國內外企業(yè)發(fā)布的全固態(tài)電池量產時間表相差不大，大多在2026-2030年之間。

傳統(tǒng)鋰電池續(xù)命有妙招

在固態(tài)電池走向量產的同時，傳統(tǒng)鋰電池的技術進步也在繼續(xù)。

傳統(tǒng)鋰電池的壽命受限于電解液的分解、電極材料的衰減以及SEI膜的穩(wěn)定性等問題。近年來，通過改進電極材料（如高鎳正極、硅碳負極）、優(yōu)化電解液配方（如添加劑的使用）以及改進電池管理系統(tǒng)（BMS），傳統(tǒng)鋰電池的壽命得到了顯著提升。傳統(tǒng)鋰電池在技術上的突破，尤其是電池壽命、安全性和成本的優(yōu)化，將使其在市場競爭中更具韌性。

那么，如果液態(tài)電池在壽命上、性能上、安全上得到大幅改善，會不會讓固態(tài)電池陷于尷尬境地呢？其實固態(tài)電池和液態(tài)電池并非完全替代關系，而是可以在不同應用場景中互補。例如，固態(tài)電池可能更適合高端電動汽車和航空領域，而傳統(tǒng)鋰電池則在中低端電動汽車、儲能和消費電子領域繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

盡管固態(tài)電池代表了未來電池技術的一個重要方向，但傳統(tǒng)鋰電池通過持續(xù)的技術革新，仍然在市場中占據(jù)重要地位。兩者將在未來一段時間內共存，并在不同的應用場景中發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

一針讓鋰電池“起死回生”

2025年2月13日，復旦大學科研團隊在國際頂級期刊《自然》發(fā)布了一項顛覆性研究成果：通過向廢舊鋰電池注射一種特殊液體，將電池循環(huán)壽命從原本的2000次直接提升至12000次以上，相當于讓手機電池持續(xù)使用超過15年，電動車電池壽命延長6倍。

研究團隊利用人工智能篩選出一種名為“三氟甲基亞磺酸鋰（CF3SO2Li）”的分子，它能像藥物一樣補充電池損耗的鋰離子，成本不到電池總價的10%，且修復過程僅需10分鐘，無需拆解電池。目前該技術已在特斯拉、比亞迪等多品牌電池上完成實驗室驗證，計劃2026年投入商用。

然而，這項技術的普及仍面臨挑戰(zhàn)。自修復電池的核心材料需同時具備導電性和自愈能力，現(xiàn)有材料遠遠達不到要求；添加自愈材料會使電池成本飆升40%以上，一輛電動汽車的價格可能因此增加近3萬元；傳統(tǒng)電池生產線無法兼容新材料，改造費用高達8-12億元/GWh 。

此外，電池內部的微觀修復工藝要求頗高，現(xiàn)有技術修復后的電池經(jīng)歷5次以上充放電后，性能會再次大幅衰減。電池管理系統(tǒng)也需要全面升級，否則無法識別自愈過程，導致誤判率超過60%。

水基工藝讓電池壽命延長 750%

2024 年 12 月，韓國科學技術院（KAIST）團隊宣布，該團隊研發(fā)的下一代陽極材料旨在突破商用電池的性能限制。

研究人員開發(fā)出了一種創(chuàng)新性的膜，其內部具有獨特的中空納米纖維結構，能夠顯著促進鋰離子傳輸，能夠引導離子流動，而纖維內部的空隙抑制了鋰離子在金屬表面的隨機聚集，從而穩(wěn)定了鋰金屬表面與電解質之間的界面，從而實現(xiàn)鋰的均勻沉積，防止枝晶生長，從而延長鋰金屬電池的使用壽命。

韓國科學技術院材料科學與工程系教授金一斗（Il-Doo Kim）表示：“通過利用物理和化學雙重防護功能，我們能夠更有效地引導鋰金屬與電解質之間的可逆反應，并抑制枝晶生長，從而制備出具有前所未有的使用壽命特征的鋰金屬負極。”

在這項新研究中，研究人員利用一種可持續(xù)的靜電紡絲工藝開發(fā)了一種雙功能人工 SEI 膜。

該膜結合了羧甲基瓜爾膠（CMGG-Li）和聚丙烯酰胺（PAM），為鋰金屬負極提供了機械和化學穩(wěn)定性。CMGG 和 PAM 均具有生物相容性和水可加工性，從而實現(xiàn)了完全綠色、水基的制造工藝。

該團隊稱，帶有這種保護層的鋰金屬負極的使用壽命較傳統(tǒng)負極提高了 750%。經(jīng)過 300 次循環(huán)后，該電池仍能保持 93.3%的容量，表現(xiàn)極為出色。此外，這種天然的防護層在一個月內就會在土壤中完全分解，這證實了其從生產到廢棄的整個過程都是環(huán)保的。