固态电池突破600Wh/kg,新能源汽车续航痛点有望解决

导语:新能源汽车的续航焦虑和安全顾虑长期以来是制约其市场普及的关键因素而一场由固态电池引领的技术革命正悄然改变这一局面

本月,清华大学张强团队研发的新型含氟聚醚电解质,让固态电池能量密度达到604Wh/kg,远超当前商业化电池,并顺利通过针刺与120摄氏度热箱安全测试,未出现燃烧或爆炸现象。


这标志着我国在固态电池这一前沿领域取得了重要进展。


与此同时,中国全固态电池产学研协同创新平台在北京清华大学召开全固态电池智能制造研讨会,与会专家们指出,尽管固态电池产业化加速,但全固态电池仍面临短期难量产、高成本、产业链不完整等多重挑战。


续航与安全的双重挑战


当前新能源汽车动力电池主要采用液态锂电池技术,其能量密度已接近理论极限,续航里程焦虑和安全隐患成为行业亟待突破的瓶颈。


在传统固态电池中,离子传导与离子储存功能分别由电解质和电极材料承担,导致电极/电解质界面阻抗大、离子传输效率低。


固态电池则因其高安全性和高能量密度,被视为下一代储能体系的重要发展方向。


然而,全固态电池的商业化道路仍充满挑战。行业专家指出,硫化物固态电解质虽具备高离子电导率优势,但其产业化仍面临多维度系统性要求。


广汽埃安、蜂巢能源等企业的专业人士认为,硫化物全固态电池面临着固固界面接触、材料稳定性、电解质膜致密化等六大核心挑战。


从实验室到产业化前夜


面对固态电池产业化技术难题,我国科研机构和企业开展了多元化的技术攻关。


清华大学张强团队提出 “富阴离子溶剂化结构” 设计新策略,成功开发出一种新型含氟聚醚电解质。


该技术通过热引发原位聚合,有效增强了固态界面的物理接触与离子传导能力,显著提升了锂电池的耐高压性能和界面稳定性。


中国科学院金属研究所则另辟蹊径,在聚合物体系中,实现了具有分子尺度界面的一体化电极-电解质材料。


他们制备出兼具高离子传输能力与高离子储存功能的聚合物材料,为提升固态电池电化学性能提供了新方案。


固态电解质路线上也呈现出多元化发展态势。目前固态电解质主要包括聚合物、氧化物、硫化物、卤化物等。


绿能纤材总经理邱磊认为:“聚合物固态电解质由于其制备成本低、加工性能好以及良好的界面相容性,是目前最接近商业化应用的固态电解质之一”。


半固态先行与全链条攻坚


随着技术逐步成熟,国内企业纷纷加快固态电池的产业化布局,形成了 “半固态先行,全固态攻坚” 的格局。


从车企规划看,2027年将成为固态电池量产的分水岭。多家头部车企计划在该年启动全固态电池批量示范装车。


孚能科技在产业化方面似乎走在前列,其硫化物全固态+富锂锰基/高镍正极+锂金属负极路线,实验室能量密度已达500Wh/kg。


该公司计划2025年Q4建成0.2GWh全固态中试线并小批量交付,2026年扩至GWh级,比宁德时代、国轩高科提前12-18个月。


宁德时代则规划2027年实现全固态电池小批量生产,并推出了液压电池系统,解决固态电池对均匀压力的高要求。


宁德时代技术顾问赵鹏程表示:“固态电池对压力的需求远超液态电池,压力需跃升至2MPa甚至更高级别”。


清陶能源采用氧化物-聚合物复合技术,已实现装车,并规划到2027年总产能达55GWh。


下表展示了国内主要企业在固态电池领域的技术路线与产业布局:


产业化路上的拦路虎


尽管前景可期,但全固态电池要实现大规模商业化,仍面临诸多挑战。


成本问题是首要障碍。数据显示,当前全固态电池成本是液态电池的5-10倍。不过行业预测2027年全固态电池成本有望降至1.2元/Wh以下。


产业链不完整也是制约因素。星楷科技总经理黄璟指出,固体电解质作为全固态电池的核心材料,“其性能提升、微化处理和低成本化,均是任重道远”。


此外,设备工艺也亟待突破。固态电解质层的超薄化、致密化制造要求极高,极片致密化需上百兆帕高压,现有设备难以兼容。


常州华彩新能源科技有限公司仵千里总经理表示,现需针对性地开发匀浆、涂布、烘干、转印等关键装备,保障膜性能稳定一致。


面对这些挑战,行业正寻求通过产业链协同创新来突破。


中国全固态电池产学研协同创新平台理事长欧阳明高强调,这要求我们“不仅要在材料体系上创新,更要与工艺装备领域紧密协作,实现‘材料-工艺-装备’的一体化迭代”。


全固态电池的产业化时间表


综合各方信息,全固态电池的产业化路径已逐渐清晰。


行业预测,2025-2026年为样品交付期,2027-2028年进入小规模量产阶段,2030年后迎来规模化应用。


产能建设方面,中国已形成全球最完备的固态电池产业链。截至2024年11月,国内相关企业超200家,近4年投扩产规划金额超2000亿元,规划产能超450GWh。


应用场景也在不断拓展。固态电池的商业化路径正从新能源汽车向低空经济、人形机器人等新兴领域延伸。


孚能科技2025年8月率先向头部人形机器人企业送样硫化物全固态,切入2030年约100GWh的机器人电池蓝海。


同时,政策支持也为产业发展提供了有力保障。工信部等八部门将固态电池列为汽车行业核心技术突破方向,并设定了2027年前打造3至5家全球龙头企业的目标。


固态电池的产业化进程正在全球范围内加速推进,主要车企将2027-2028年设为全固态电池的量产时间表。


技术路线已经明确,资本大量投入,产业链上下游企业正在加紧合作。正如欧阳明高院士所说,当前产业已进入全固态电池发展的新阶段,这要求我们“不仅要在材料体系上创新,更要与工艺装备领域紧密协作”。


未来3-5年,将是固态电池技术从实验室走向商业化应用的关键时期,一场动力电池的技术革命已然拉开帷幕。

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