中國儲能網(wǎng)訊：全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程正按下“加速鍵”。近期，中國科學(xué)院物理研究所黃學(xué)杰團隊聯(lián)合多方，通過陰離子調(diào)控技術(shù)解決了全固態(tài)金屬鋰電池中電解質(zhì)和鋰電極之間難以緊密接觸的難題；與此同時，寧波東方理工大學(xué)孫學(xué)良團隊聯(lián)合國際力量，創(chuàng)新研制出超高導(dǎo)的鹵化物電解質(zhì)并厘清三維連續(xù)四面體傳輸路徑，實現(xiàn)超低溫環(huán)境下全固態(tài)電池的常循環(huán)穩(wěn)定運行。兩大突破分別從“界面接觸”與“離子電導(dǎo)”兩大核心瓶頸入手，為全固態(tài)電池實用化排除了關(guān)鍵障礙。產(chǎn)業(yè)層面，豐田已宣布計劃最早在2027年推出首款搭載量產(chǎn)全固態(tài)電池技術(shù)車型。
實驗室利好頻傳與產(chǎn)業(yè)化時間表明確的雙重驅(qū)動下，全固態(tài)電池距離規(guī)?；瘧?yīng)用，是否只差“臨門一腳”？
■■ 下一代電池技術(shù)重要發(fā)展方向
全固態(tài)金屬鋰電池被視為下一代電池技術(shù)的重要發(fā)展方向。在日前召開的固態(tài)電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢論壇上，蜂巢能源前沿技術(shù)研發(fā)總經(jīng)理苗力孝表示：“當前，液態(tài)鋰離子電池的安全隱患，根源在于使用了易燃的有機液態(tài)電解液，在熱失控條件下極易引發(fā)燃燒甚至爆炸?！北M管國內(nèi)企業(yè)在電池結(jié)構(gòu)層面做了多項創(chuàng)新，一定程度上緩解了安全風(fēng)險，但并未改變其液態(tài)體系的本質(zhì)。若徹底去除液態(tài)組分，替換為不可燃的全固態(tài)電解質(zhì)，電池本征安全性將實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
行業(yè)普遍認為，固態(tài)電池是解決電池安全問題的關(guān)鍵技術(shù)方向。目前，主流固態(tài)電解質(zhì)材料包括硫化物、鹵化物、氧化物和聚合物電解質(zhì)四大類，它們各具特點和優(yōu)劣勢，產(chǎn)業(yè)界仍在探索最適合固態(tài)電池量產(chǎn)的技術(shù)路線。基于全固態(tài)電池量產(chǎn)和商業(yè)化仍面臨待解難題，行業(yè)已經(jīng)落地的“固態(tài)電池”，主要是指半固態(tài)電池或準固態(tài)電池。這類過渡方案通過在電芯中保留一定比例（通常在5%至15%之間）的液態(tài)電解質(zhì)，在材料設(shè)計、制造工藝和成本控制之間取得了現(xiàn)階段可行的平衡，從而作為邁向全固態(tài)電池的關(guān)鍵過渡步驟。
據(jù)伊維經(jīng)濟研究院院長吳輝介紹，2024年，半固態(tài)電池出貨量邁入吉瓦時量級，從高端消費、無人車等特殊應(yīng)用領(lǐng)域開始滲透，乘用車裝車試驗也已進行；全固態(tài)電池規(guī)劃的產(chǎn)業(yè)化節(jié)點從2030年提前至2027年，部分企業(yè)已著手全固態(tài)電池產(chǎn)線設(shè)計工作，標志著全固態(tài)電池即將從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。研究機構(gòu)EVTank預(yù)計，到2030年，全球固態(tài)電池的出貨量將達到614吉瓦時，其中全固態(tài)電池占比接近30%。
■■ 固固界面接觸是首要難題
與沿用成熟體系的液態(tài)電池不同，全固態(tài)電池在材料體系與制造工藝上是一場全方位的革新。“其產(chǎn)業(yè)化需攻克的技術(shù)挑戰(zhàn)約達172項，若考慮制造環(huán)節(jié)的復(fù)雜性，實際難題可能更多?！泵缌π⒅赋觯渲凶铌P(guān)鍵的有6項難題，包括固固界面、材料穩(wěn)定性、致密化問題、制備過程中的安全、成本問題，以及電池包集成問題。其中，固固界面接觸問題尤為關(guān)鍵，它直接影響鋰離子傳輸效率和電池循環(huán)壽命，是決定全固態(tài)電池能否從概念走向?qū)嵱玫氖滓疤?。若不能有效解決，全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化將無從談起。
黃學(xué)杰團隊正是解決了這一問題。鋰金屬負極與固體電解質(zhì)之間界面處易生成孔洞且隨循環(huán)而惡化，從而導(dǎo)致界面接觸失效和性能快速衰減，是全固態(tài)電池面臨的主要挑戰(zhàn)之一。傳統(tǒng)界面改性策略難以在充放電循環(huán)中動態(tài)維持緊密的界面接觸，因此通常需要施加極高的外部壓力來保障電池的正常工作，嚴重阻礙了實際應(yīng)用。黃學(xué)杰團隊在電解質(zhì)中引入了碘離子。在電池工作時，這些碘離子會在電場作用下移動至電極界面，形成一層富碘界面，這層界面能夠主動吸引鋰離子，自動填充所有的縫隙和孔洞，讓電極和電解質(zhì)始終保持緊密貼合。經(jīng)測試，基于該技術(shù)制備出的原型電池經(jīng)歷數(shù)百次循環(huán)充放電后，性能依然穩(wěn)定。未來有望為人形機器人、電動航空、電動汽車等領(lǐng)域帶來更安全高效的能源解決方案。
“全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化是一項長期的系統(tǒng)性工程，既不能低估挑戰(zhàn)，也不必過度悲觀。目前，針對其6大核心技術(shù)難題已涌現(xiàn)出可行的解決路徑，整體技術(shù)發(fā)展正以超越行業(yè)預(yù)期的節(jié)奏穩(wěn)步推進?！泵缌π⒎Q。
■■ 推動產(chǎn)品從實驗室走向市場
在產(chǎn)業(yè)熱情高漲背景下，有觀點稱，固態(tài)電池2026年量產(chǎn)成本有望降至1元/瓦時。對此，中俄新能源材料技術(shù)研究院院長王慶生提醒，科學(xué)技術(shù)必須秉持嚴謹務(wù)實的態(tài)度?！耙豁椉狭恕斐洹蜏亍^對安全’‘長壽命’等前沿科技、尚未經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)驗證的‘顛覆性’技術(shù)，成本目標若設(shè)定為低于已高度成熟、優(yōu)化十年且競爭進入紅海的現(xiàn)有電池技術(shù)，顯然違背‘技術(shù)溢價’與‘研發(fā)成本分攤’的基本商業(yè)邏輯?！蓖鯌c生強調(diào)，行業(yè)普遍認為，固態(tài)電池量產(chǎn)初期成本將是現(xiàn)有電池的2倍以上，后續(xù)需通過持續(xù)技術(shù)迭代逐步降低成本。
對于全固態(tài)鋰電池的規(guī)?；瘧?yīng)用節(jié)點。四川賽科動力科技有限公司董事長朱高龍認為，當前，全固態(tài)電池首要任務(wù)是推動技術(shù)完成實質(zhì)性跨越，打造出在具體應(yīng)用場景中真正可用的產(chǎn)品。目前，日本已在太空領(lǐng)域嘗試應(yīng)用全固態(tài)電池，但其范圍仍極為有限。下一步，預(yù)計其有望在低空經(jīng)濟、混合動力或高溫鉆井平臺等成本相對不敏感的特殊領(lǐng)域率先落地。在這些場景中，全固態(tài)電池不僅要具備作為儲能器件應(yīng)有的基本性能，更要在安全性上顯著突破液態(tài)電池的邊界。只有打造出在特定場景中具備可用性的產(chǎn)品，才能推動全固態(tài)電池從實驗室走向市場。
其次是持續(xù)優(yōu)化技術(shù)指標，拓展應(yīng)用場景。在產(chǎn)品初步成型后，全固態(tài)電池下一步目標是通過持續(xù)迭代，將其打造為在安全、能量密度、成本、快充、低溫性能及可制造性等多個維度上更為均衡的“六邊形戰(zhàn)士”。第三階段，是實現(xiàn)全域普及與成本良性循環(huán)。未來全固態(tài)電池應(yīng)用范圍將不再局限于電力系統(tǒng)與儲能，更將延伸至儲能、船舶乃至對性能要求嚴苛的航空領(lǐng)域。規(guī)?；瘧?yīng)用將驅(qū)動成本進一步下降，進而形成“技術(shù)提升—場景拓展—成本降低—更大規(guī)模應(yīng)用”的正向循環(huán)。
