固态电池：技术挑战与量产前景深度分析

固态电池凭借其电解质优异的热稳定性，能够同时兼顾长续航和高安全性，长期以来被视为动力电池的终极形态。然而，受限于技术、工艺和成本等多重挑战，固态电池始终未能走出实验室，实现大规模上车应用。

不过，近期部分二三线动力电池企业以及像奇瑞这样的车企相继公布了固态电池的研发进展，让行业再次看到了量产曙光。

10月23日，欣旺达在新能源电池大会上发布固态电池“欣·碧霄”，宣称其能量密度可达400wh/kg；相比之下，目前主流磷酸铁锂电池能量密度约为200-250 Wh/kg，三元锂电池则为250-300 Wh/kg。

该固态电池的工作温区为-30℃至60℃，循环寿命达1200周。

同时，欣旺达计划在今年年底建成0.2GWh的聚合物固态电芯中试线，并已成功开发测试能量密度达520Wh/kg的锂金属超级电池实验室样品。

10月18日，奇瑞在全球创新大会上展示自研的“犀牛S”全固态电池模组，电芯能量密度达600Wh/kg，装车后预计续航1200-1300公里，计划于2027年量产。

电池厂商与车企的共同造势，叠加近期多起新能源车起火案例，使固态电池备受瞩目。

但舆论热度难以改变固态电池短期内难以大规模量产的现实。

早在今年7月，宁德时代在财报电话会上明确表态：固态电池2027年才能小规模量产，2030年才可能规模化；去年董事长曾毓群也曾提出，若固态电池技术和制造成熟度最高为9分，目前行业最高水平仅4分。

欣旺达态度更保守，“欣·碧霄”发布当天，其高管表示：“日美企业称2027年实现全固态电池产业化过于自信，最乐观预计2030年后才可能小批量生产。”奇瑞也将此前“2026年上车、2027年量产”的计划调整为“2027年首批装车验证”。

那么，行业期盼已久的固态电池为何迟迟无法上车？

固态电池的固固界面难题

固态电池电解质动力性差，以及固固界面阻抗大，是阻碍其大规模量产的关键技术难题。

由于电解质为固体，其离子传导性天然弱于液体电解质。

液态电池的电解质可完全浸润正负极，形成稳定离子传输通道；而固态电解质与电极是硬接触，接触程度不足，加上充放电时负极因锂离子脱嵌产生呼吸效应，导致膨胀收缩，使接触失效。

因此，找到兼具高能量密度和克服界面问题的材料至关重要。

电池行业人士透露，固态电池正极材料普遍采用九系高镍，镍、钴、锰比例为9:0:1。

高镍材料曾用于三元锂电池，因此如宁德时代等有积累的企业可复用大部分技术至固态电池。

电解质材料选择是行业争议焦点。

国轩高科首席科学家朱星宝指出：“固态电池电解质有6条技术路线。最早是聚合物，界面处理简单、碎裂可复原，但电导率差，需60-80℃温度；氧化物路线稳定性、导电率高，但机械加工性差如玻璃易碎；当前主流是硫化物，离子传导性近电解液，但对空气敏感，遇水产生硫化氢；还有卤化物、硼氢化物、薄膜固态电解质等。”

此外，硫化物制造工艺复杂，需高自动化、耐腐蚀、高气密性设备，量产难度大，良率和一致性难保障。

“氧化物离子传导性稍差，但电极界面接触更好。硫化物是主要方向，但氧化物未被完全放弃。”

有科研人员尝试在电解质中引入碘离子，通过电场形成富碘界面，填充缝隙，但行业人士分析：“碘离子易还原为碘单质富集界面，可能失效。”

不成熟的负极、复杂的工艺与难以跑通的商业闭环

负极材料也不成熟。为追求高能量密度，行业多采用硅碳负极，但硅易膨胀，循环寿命短。

工艺是另一大阻碍。从液态到半固态电池，产线需3%-5%改变；全固态电池改动更大。

国轩高科固态电池项目总工程师潘瑞军称，实验线从动力到设备改动至少60%，最大工艺障碍是固态电解质涂布。

“固态电池需涂薄成膜，高温化成需新设备，无隔膜需涂布放置正负极间，工艺复杂。”

因此，许多企业以半固态电池过渡，沿用现有设备，逐步迭代。

工艺设备巨变加上高成本原材料，固态电池综合成本高。蜂巢能源董事长杨红新指出，全固态电池成本是液态电池的5-10倍，车企和用户难以承受。

商业逻辑难跑通。近期炒作源于二三线电池厂商期望技术变革换道超车，车企寻求博弈主动权，用户因安全事故期待更安全电池。

但固态电池仍是2027年未必能量产的期货。

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