一汽首席科學(xué)家：全固態(tài)電池有兩大誤區(qū)

來源：市場資訊

（來源：王凌方 電動汽車觀察家）

編輯 | 邱鍇俊

“全固態(tài)電池的安全是相對的，一旦熱失控，破壞力遠超液態(tài)電池；寬溫域不代表低溫性能好，零下20℃，低溫性能不如液態(tài)電池。”

7月22日，在2026中國汽車論壇下午場的全球汽車技術(shù)發(fā)展領(lǐng)袖峰會上，中國第一汽車集團有限公司首席科學(xué)家王德平，在講演中為全固態(tài)電池澄清了上述兩個誤區(qū)。

2023年12 月，一汽聯(lián)合東風(fēng)、長安等?27 家單位?成立“固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體”，推動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻關(guān)。他們選擇的攻堅方向正是硫化物體系。

在演講中，王德平表示：在硫化物體系下，全固態(tài)電池在材料、電芯、工藝、標(biāo)準全鏈條突破成果，明確2027年整車小批量搭載、2030年能量密度突破400Wh/kg的清晰產(chǎn)業(yè)節(jié)奏。他坦言，全固態(tài)電池前景很樂觀，但是現(xiàn)實中的困難也不小。

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全固態(tài)性能優(yōu)勢明確，但現(xiàn)實存短板

長期以來，固態(tài)電池概念模糊、市場炒作亂象頻發(fā)，行業(yè)去年出臺團體標(biāo)準給出量化定義：電池烘烤6小時后重量損失低于1%，即為全固態(tài)電池，相關(guān)國家標(biāo)準預(yù)計2027年正式落地。

王德平表示，從底層機理看，固態(tài)與液態(tài)電池電化學(xué)反應(yīng)原理一致，但鋰離子傳導(dǎo)路徑完全不同：液態(tài)電解液中鋰離子可自由游動，固態(tài)電池離子必須依靠固固界面緊密接觸才能完成傳遞，這一差異直接決定兩者安全、能量、溫域三大核心性能分化。

從本征優(yōu)勢來看，全固態(tài)電池相對液態(tài)電池有三大核心亮點。

第一，安全底層性能大幅提升。液態(tài)電解液60℃即開始分解，固態(tài)電解質(zhì)分解溫度可達600℃；液態(tài)電池高分子隔膜易被鋰枝晶刺穿，固態(tài)陶瓷隔膜機械強度更高，能有效抑制枝晶穿刺風(fēng)險。

第二，能量密度天花板顯著抬高。液態(tài)電池極限能量密度約350Wh/kg，而固態(tài)電池理論上限可達700Wh/kg，可兼容高鎳正極、硅基/鋰金屬等高容量正負極材料，規(guī)避電解液與高活性材料的副反應(yīng)難題。

第三，理論上，更適配寬溫域。液態(tài)電解液零下30℃左右凝固喪失離子傳導(dǎo)能力，固態(tài)電解質(zhì)無液態(tài)相變問題，理論可實現(xiàn)全溫區(qū)穩(wěn)定工作。

不過，王德平在分享中重點澄清對于全固態(tài)電池，兩大行業(yè)普遍存在的認知誤區(qū)。

其一，固態(tài)電池的安全是相對的，絕非絕對安全。

相對于液態(tài)電池，固態(tài)電池?zé)o論是在電解質(zhì)的分解溫度、自產(chǎn)熱溫度，還是失控后的溫度，都要好得多。但是全固態(tài)電池一旦熱失控，其破壞力也要比液態(tài)電池大很多。

根據(jù)一汽方面的測試數(shù)據(jù)，固態(tài)電池?zé)崾Э睾笃茐牧O強：瞬態(tài)產(chǎn)氣量、噴發(fā)質(zhì)量均為液態(tài)電池10倍；失控響應(yīng)速度快100倍；失控溫度提升數(shù)十倍；噴射強度巨大。

王德平表示，他們相關(guān)極端測試需在國家核試驗基地完成，普通實驗室設(shè)備無法承受沖擊，整車端必須配套高強隔熱防護層，從而推高系統(tǒng)成本。

其二，理論寬溫性能不等于實際低溫表現(xiàn)。

零下20℃以下環(huán)境中，固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率指數(shù)級下滑，電芯極化、界面阻抗大幅升高，充放電性能顯著弱于液態(tài)電池；當(dāng)然，王德平也表示，行業(yè)也有解決方案，可配套40-45℃主動加熱系統(tǒng)，依靠熱管理彌補低溫短板，但也增加了整車能耗與結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。

02

硫化物成車企主流攻堅方向

在王德平看來，當(dāng)前行業(yè)形成硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物四條成熟技術(shù)路線，各有優(yōu)劣，暫無單一最優(yōu)方案，復(fù)合材料融合路線成為未來研發(fā)主流方向。

硫化物路線方面，一汽、寧德時代、比亞迪主力布局路線，核心優(yōu)勢是離子電導(dǎo)率高、界面貼合性好，短板為遇水敏感、與高電壓正極兼容性較差，是最接近車規(guī)量產(chǎn)的路線；

氧化物路線方面，以上汽為代表，化學(xué)穩(wěn)定性、機械強度突出，但室溫離子電導(dǎo)率偏低，快充性能受限；

聚合物路線方向的特點是，加工、量產(chǎn)工藝簡單，短板是室溫導(dǎo)電差、電化學(xué)窗口窄，更適配低功率場景；

鹵化物路線路線，則是近兩年新興路線，氧化穩(wěn)定性優(yōu)異，但原材料成本高昂，規(guī)模化落地難度大。

國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化路線高度統(tǒng)一，多數(shù)車企、電池廠商鎖定“硫化物和氧化物復(fù)合路線”，集體瞄準2027年小批量裝車目標(biāo)。寧德時代、比亞迪、一汽、國軒高科均規(guī)劃2027年實現(xiàn)400Wh/kg電芯整車搭載；吉利、東風(fēng)等車企采用聚合物+氧化物復(fù)合體系，東風(fēng)量產(chǎn)節(jié)奏延后至2028年。

不過，王德平也指出，目前行業(yè)普遍預(yù)判，單一材料路線難以平衡性能、成本、工藝三大指標(biāo)，未來硫化物融合鹵化物、氧化物復(fù)合硫化物等混合電解質(zhì)體系將成為主流研發(fā)方向，通過材料互補補齊單一路線短板。

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機理、制造、整車應(yīng)用同步攻堅

在王德平看來，目前，全固態(tài)電池距離大規(guī)模裝車仍存在三大系統(tǒng)性瓶頸，也是現(xiàn)階段行業(yè)攻堅核心：

1. 基礎(chǔ)科學(xué)機理尚存盲區(qū)

固固界面長期動態(tài)演化規(guī)律未完全探明，電化學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)多場耦合作用機制模糊，缺少成熟理論支撐界面調(diào)控、壽命衰減優(yōu)化。固態(tài)電池充放電過程中，電極與電解質(zhì)界面持續(xù)形變、接觸狀態(tài)持續(xù)改變，長期循環(huán)穩(wěn)定性難以精準預(yù)判，成為制約電芯長壽命落地的底層障礙。

2. 制造工藝與裝備顛覆性革新

王德平指出，早期他們認為固態(tài)電池與液態(tài)電池，大約有20%—30%的工藝差別，但現(xiàn)實是，兩者有大約50%工藝差別，例如，硫化物體系核心工序“600MPa等靜壓”工藝，要知道這壓力等同于6個馬里亞納海溝壓強，對設(shè)備密封、晶格保護、批量一致性提出極致要求。

此外，硫化物體系的全固態(tài)電池在涂布、模切、疊片、化成全流程良率偏低，漿料均勻性、電解質(zhì)膜厚度、疊片精度微小偏差都會直接造成內(nèi)阻飆升、短路風(fēng)險，車規(guī)級大批量制造難度遠超液態(tài)鋰電。

3. 整車應(yīng)用端多重適配難題

一方面，由于全固態(tài)電池?zé)崾Э胤雷o成本高，需配套高強鋼板、隔熱復(fù)合材料層，電池包重量、成本同步上升；另一方面，電芯充放電膨脹率極大，疊加低溫加熱系統(tǒng)配套需求，整車集成設(shè)計復(fù)雜度大幅提升。王德平舉例，一米長模組無外部約束時充電后可拉長至1.25米，在汽車中肯定無法滿足這種功能程度的膨脹。

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材料、電芯、工藝、標(biāo)準全面進階

雖然全固態(tài)電池的難度很大，但是在國家產(chǎn)業(yè)政策、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻關(guān)下，近兩年固態(tài)電池全鏈條取得實質(zhì)性突破，行業(yè)從實驗室研發(fā)邁入中試放大階段。

一是，關(guān)鍵材料實現(xiàn)正向設(shè)計。高鎳三元正極循環(huán)1000次容量保持84%，硅碳負極900次循環(huán)穩(wěn)定；硫化物、鹵化物電解質(zhì)實現(xiàn)百噸級量產(chǎn)，離子電導(dǎo)率達到商用標(biāo)準，借助AI仿真完成新型電解質(zhì)材料定向開發(fā)。

二是，全新工藝裝備完成聯(lián)合攻關(guān)。納米材料勻漿、電解質(zhì)膜轉(zhuǎn)印、干法電極、等靜壓設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)化落地，解決漿料團聚、界面剝離、壓力不均等工藝難題，中試產(chǎn)線持續(xù)迭代優(yōu)化良率。

三是，大容量電芯通過嚴苛安全驗證。多家企業(yè)建成中試產(chǎn)線，60-100Ah大容量固態(tài)電芯下線，尺寸對標(biāo)現(xiàn)有液態(tài)動力電池；電芯在200℃高溫環(huán)境靜置30分鐘不起火、不爆炸，通過極端熱濫用測試，兩年前行業(yè)尚無法穩(wěn)定制備大容量電芯。

四是，專利與標(biāo)準體系加速完善。2016-2025年國內(nèi)固態(tài)電池專利申請量接近7000件，產(chǎn)業(yè)鏈知識產(chǎn)權(quán)自主可控；2026年7月工信部啟動10項固態(tài)電池國標(biāo)制修訂，2026-2027年陸續(xù)發(fā)布，填補測試、安全、產(chǎn)品規(guī)范空白，結(jié)束行業(yè)無統(tǒng)一標(biāo)準的混亂局面。

05

AI、多場景拓展打開長期空間

對于下一階段的研判，王德平的觀點與歐陽明高院士基本相同，他認為，固態(tài)電池商業(yè)化分為三代清晰節(jié)奏。

第一代（2025-2027）：低硅/石墨負極搭配硫化物電解質(zhì)，能量密度300-350Wh/kg，循環(huán)壽命超1000次，2027年實現(xiàn)整車小批量示范搭載；

第二代（2027-2030）：高硅/硅碳復(fù)合負極，電解質(zhì)性能優(yōu)化，能量密度突破400Wh/kg，體積能量密度800Wh/L，安全性、快充性能全面升級；

第三代（2030年后）：導(dǎo)入鋰金屬負極、復(fù)合電解質(zhì)，能量密度突破500Wh/kg，徹底解決續(xù)航瓶頸。

針對長期發(fā)展，王德平給出了如下判斷。

一是，未來AI全面重構(gòu)研發(fā)模式，通過高通量虛擬篩選、生成式AI新材料設(shè)計、多尺度模擬、自動化實驗室，大幅縮短材料與電芯研發(fā)周期，實現(xiàn)“虛擬研發(fā)+自動實驗”全流程革新。

二是，制造端，干法電極、智能等靜壓、數(shù)字化工況監(jiān)控批量落地，推動產(chǎn)線高效、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

三是，應(yīng)用場景多元化拓展。王德平判斷，固態(tài)電池率先落地場景或并非家用乘用車，低空飛行器、特種裝備、具身智能機器人將優(yōu)先批量應(yīng)用；中長期覆蓋新能源汽車、大型儲能全賽道，依托高安全、高能量密度優(yōu)勢打開廣闊市場。