今天小編分享的汽車經驗：固态電池、打針補液，誰是锂電池的未來良方？，歡迎閱讀。
撰文 / 錢亞光
設計 / 師 超
長期以來，電動汽車動力電池續航能力差、使用壽命短、安全有隐患等自身缺陷，一直困擾着想買電動汽車的消費者，以及廣大的行業從業者。
而固态電池在安全與能量密度等方面，相比現有的液态電池產品具有明顯的優勢，有望解決新能源汽車續航與安全兩大痛點，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争的焦點之一。
歐、美、日、韓等傳統汽車強國高度重視全固态電池的研發與產業化，欲借固态電池實現對我國動力電池產業的換道超車，國内相關企業也都加大了在相關方面的布局。
2025 年 2 月 15 日，2025 中國全固态電池產學研協同創新平台年會暨第二屆中國全固态電池創新發展高峰論壇在北京舉行，匯聚 8 位院士，6 家行業組織、60 多位專家學者以及 200 餘家整車、電池、材料企業，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前沿進展，探讨全固态電池創新突破及挑戰。
全國政協常委、經濟委員會副主任，工業和信息化部原部長苗圩表示，固态電池產業化仍需解決技術、工藝和成本的問題。從當前全球固态電池研發進展來看，量產技術工藝有待成熟，2027 年前後實現小批量生產。
中國工程院院士、中國全固态電池產學研協同創新平台專家委員會主任陳立泉回顧了固态锂電池研究方面的發展歷程和技術突破，梳理了全固态電池領網域關鍵問題和難點，涵蓋正極界面問題、負極界面等問題。
中國科學院院士、中國全固态電池產學研協同創新平台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矽碳負極的技術路線，以比能量 400Wh/Kg、循環壽命 1000 次以上為性能目标，确保 2027 年實現轎車小批量裝車，2030 年實現規模量產。
中國科學院院士、廈門大學教授、中國全固态電池產學研協同創新平台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 "。首先，尋找合适的固體電解質是關鍵；其次，界面問題也是不容忽視的一環；此外，生產工藝復雜、成本高昂等問題也限制了其大規模商業化應用。
量產仍面臨諸多挑戰
在去年 9 月舉行的 2024 世界動力電池大會上，曾毓群就固态電池表示：" 全固态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，那麼目前固态電池行業最高水平在 4 左右。"
固态電池量產面臨的挑戰，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，固态電池主要有聚合物、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，使得聚合物固态電池充電需要在高溫環境下完成，極大地限制了其商業化。
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锂枝晶生長問題。
而硫化物電解質空氣穩定性差，當其暴露于空氣中就會產生有毒氣體，同時伴随着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、運輸和後處理過程，都需要依賴惰性氣體或幹燥室。
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内阻，膜過薄電池的性能則會變差，還可能引起短路。
從成本而論，全固态電池的生產成本也遠超液态電池，比如锂硫化物的價格就是碳酸锂的 5 到 10 倍；固态電池對生產環境與原材料純度的要求也很高，導致企業投資建設生產基地動辄需要上百億元。
雖然挑戰不少，但固态電池已經到了量產的前夕。
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總院（科技創新管理部）高端汽車集成與控制全國重點實驗室主任王德平表示，經過近幾年的發展，已突破關鍵技術，現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 的全固态電池，有望實現小批量裝車應用。
比亞迪锂電池有限公司 CTO 孫華軍指出，比亞迪已經開始啟動固态電池產業化的可行性驗證，涵蓋關鍵材料技術攻堅、電芯系統開發以及產線建設。計劃 2027 年左右啟動批量示範裝車應用，預計在 2030 年前後實現大規模量產。
此外，東風汽車透露，即将量產能量密度 350Wh/kg 的固态電池產品，并正在自研能量密度突破 550Wh/kg 的下一代全固态電池。
長安計劃在 2025 年實現 20Ah 全固态樣品，能量密度 350Wh/Kg，于 2027 年實現電芯容量 60Ah、能量密度 400Wh/Kg 以上，并開始裝車驗證，2030 年實現量產裝車。
上汽集團選擇聚合物與無機物復合電解質技術路線，其固态電池能量密度突破 400Wh/Kg，體積能量密度達 820Wh/L，計劃 2026 年四季度正式量產。
吉利自研的全固态電池能量密度達 400Wh/kg，并完成了 20Ah 電芯的制備。
奇瑞自研的固态電池，能量密度超 600Wh/kg。充電 5 分鍾可續駛 400 公裡，純電續航裡程超過 1500Km，預計 2026 年投入定向運營，2027 年批量上市。
廣汽集團宣布，其采用第三代海綿矽負極與高容量固态正極技術的全固态電池研發進展順利，計劃 2026 年實現裝車搭載 , 目前能量密度超過 350Wh/kg，150 周循環後電池容量保持在 90％以上。
除了車企對固态電池志在必得，電池供應商也積極布局。寧德時代主要采用硫化物和凝聚态聚合物雙重材料體系作為固态電池的電解質材料，計劃在 2027 年實現全固态電池的小批量生產。
孚能科技的全固态電池，采用锂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，全固态電池有望在 2027 年實現小批量量產裝車。
國軒高科已成功研發出車規級硫化物全固态電池 " 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，且電芯循環壽命可達 3000 次。
清陶能源與上汽共建的首條全固态電池產線已經立項，計劃 2025 年底完工，一期產能規劃 0.5 GWh，第一階段產品能量密度可達 400Wh/kg 以上，二階段将突破 500Wh/kg。
輝能科技走氧化物路線，負極有矽氧化物和锂金屬兩種路線，首款全固态電池采用 100% 無機固态電解質，能量密度達 380Wh/kg 和 860-900Wh/L。該公司在中國台灣桃園的首座 Giga 級锂陶瓷電池工廠已經啟動，設計產能 2GWh，最多可供 2.6 萬輛電動汽車。
億緯锂能選擇了硫化物和滷化物復合固态電解質技術路線，預計在 2026 年實現生產工藝的突破，推出高功率、高環境耐受性及絕對安全的全固态電池，主要用于混合動力領網域；2028 年，進一步推出具有 400Wh/kg 的高比能量全固态電池。
欣旺達全固态電池產線計劃 2026 年具備量產能力，屆時預計可以将聚合物體系的全固态電池成本降至 2 元 /Wh，這與半固态電池成本接近。
蜂巢能源聚焦硫化物路線，目前已經具備 20Ah 全固态電池的制備能力，能量密度達到 380Wh/kg。在量產全固态電池定位 400Wh/kg 以上，預估将在 2030 年後實現裝車。
國内一片形勢大好，國外企業也不甘落後。
本田已經公開了全固态電池量產示範生產線，2025 年 1 月開始試生產，并在今後幾年銷售的新車中搭載全固态電池，從而使電動汽車的續駛裡程增加 2 倍。
豐田汽車研發的高性能全固态電池僅需 10 分鍾即可充滿，續駛裡程有望超過 1200 公裡，将于計劃将在 2025 年 3 月起試生產，2026 年進行量產，并在 2028 年實現每月 100MWH 瓦時的產能。
現代汽車計劃在 3 月展示其首款固态電池組，其研究中心已建成一條試點生產線，新的固态電池組被稱為 "Dream" 電池，現代汽車的目标是到 2030 年實現大規模生產。
三星 SDI 透露，其電動車用的固态電池產品已經交付汽車原廠，并且已經進行了約 6 個月的測試驗證。測試車滿電續航裡程可超過 600 英裡，且在 9 分鍾之内就能充滿 80% 的電量，壽命可達 20 年。三星承諾将在 2027 年開始大規模生產固态電池。
奔馳和 Stellantis 集團投資的美國固态電池初創企業 Factorial，近期也推出了全固态電池樣品，能量密度達 450Wh/kg。
值得注意的是，不同于目前國内外新能源汽車的發展速度差異，國内外企業發布的全固态電池量產時間表相差不大，大多在 2026-2030 年之間。
傳統锂電池續命有妙招
在固态電池走向量產的同時，傳統锂電池的技術進步也在繼續。
傳統锂電池的壽命受限于電解液的分解、電極材料的衰減以及 SEI 膜的穩定性等問題。近年來，通過改進電極材料（如高鎳正極、矽碳負極）、優化電解液配方（如添加劑的使用）以及改進電池管理系統（BMS），傳統锂電池的壽命得到了顯著提升。傳統锂電池在技術上的突破，尤其是電池壽命、安全性和成本的優化，将使其在市場競争中更具韌性。
那麼，如果液态電池在壽命上、性能上、安全上得到大幅改善，會不會讓固态電池陷于尴尬境地呢？其實固态電池和液态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，固态電池可能更适合高端電動汽車和航空領網域，而傳統锂電池則在中低端電動汽車、儲能和消費電子領網域繼續發揮重要作用。
盡管固态電池代表了未來電池技術的一個重要方向，但傳統锂電池通過持續的技術革新，仍然在市場中占據重要地位。兩者将在未來一段時間内共存，并在不同的應用場景中發揮各自的優勢。
一針讓锂電池 " 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》發布了一項颠覆性研究成果：通過向廢舊锂電池注射一種特殊液體，将電池循環壽命從原本的 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 " 三氟甲基亞磺酸锂（CF3SO2Li）" 的分子，它能像藥物一樣補充電池損耗的锂離子，成本不到電池總價的 10%，且修復過程僅需 10 分鍾，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。自修復電池的核心材料需同時具備導電性和自愈能力，現有材料遠遠達不到要求；添加自愈材料會使電池成本飙升 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，電池内部的微觀修復工藝要求頗高，現有技術修復後的電池經歷 5 次以上充放電後，性能會再次大幅衰減。電池管理系統也需要全面更新，否則無法識别自愈過程，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。
研究人員開發出了一種創新性的膜，其内部具有獨特的中空納米纖維結構，能夠顯著促進锂離子傳輸，能夠引導離子流動，而纖維内部的空隙抑制了锂離子在金屬表面的随機聚集，從而穩定了锂金屬表面與電解質之間的界面，從而實現锂的均勻沉積，防止枝晶生長，從而延長锂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鬥（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锂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锂金屬負極。"
在這項新研究中，研究人員利用一種可持續的靜電紡絲工藝開發了一種雙功能人工 SEI 膜。
該膜結合了羧甲基瓜爾膠（CMGG-Li）和聚丙烯酰胺（PAM），為锂金屬負極提供了機械和化學穩定性。CMGG 和 PAM 均具有生物相容性和水可加工性，從而實現了完全綠色、水基的制造工藝。
該團隊稱，帶有這種保護層的锂金屬負極的使用壽命較傳統負極提高了 750%。經過 300 次循環後，該電池仍能保持 93.3% 的容量，表現極為出色。此外，這種天然的防護層在一個月内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保的。
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