中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2025年，固態(tài)電池正以前所未有的熱度成為全球新能源產(chǎn)業(yè)的焦點(diǎn)。
一方面，主流的液態(tài)鋰電池技術(shù)在能量密度和安全性上逐漸逼近理論中的天花板，更多的突破集中在材料壓實(shí)密度、電芯成組效率等工程領(lǐng)域；另一方面，從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)界，有關(guān)固態(tài)電池的技術(shù)突破、樣品發(fā)布和量產(chǎn)時(shí)間表的消息近期接連不斷，在紛繁的概念和術(shù)語(yǔ)中吊起了資本市場(chǎng)和公眾的期待。
全固態(tài)電池（All-Solid-State Battery）是公認(rèn)具有顛覆性優(yōu)勢(shì)的下一代電池技術(shù)，被業(yè)界視作解決電動(dòng)汽車?yán)锍探箲]和安全焦慮的“終極方案”。
其能量密度有望突破600Wh/kg（瓦時(shí)每千克），是當(dāng)前電池主流技術(shù)——液態(tài)鋰電池單體能量密度（200Wh/kg-300Wh/kg）的2倍以上；安全性也更高，能消除液態(tài)鋰電池電解質(zhì)的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。
然而，從科學(xué)理論到商業(yè)化量產(chǎn)的道路，遠(yuǎn)比想象的艱難。固態(tài)電解質(zhì)從材料的選型和穩(wěn)定性，到高企的開發(fā)成本和高難度的制造工藝，構(gòu)成了橫亙?cè)诋a(chǎn)業(yè)化之前的“死亡之谷”。
在當(dāng)前固態(tài)電池的全球競(jìng)賽中，中國(guó)企業(yè)與來自歐、美、日、韓等國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手幾乎站在同一起跑線上，均處于從科學(xué)驗(yàn)證向工程驗(yàn)證艱難爬坡的關(guān)鍵階段，尚無企業(yè)摸到規(guī)模商用的門檻。中國(guó)企業(yè)當(dāng)中，從傳統(tǒng)電池企業(yè)國(guó)軒高科、欣旺達(dá)，到聚焦固態(tài)電池技術(shù)的企業(yè)清陶能源、衛(wèi)藍(lán)科技，乃至車企奇瑞、上汽，都在固態(tài)電池領(lǐng)域積極探索，在硫化物、氧化物和聚合物等不同技術(shù)路線上多點(diǎn)布局。
全固態(tài)電池在實(shí)驗(yàn)室樣品階段已展示出顛覆性潛力。例如，欣旺達(dá)發(fā)布的樣品能量密度達(dá)400Wh/kg，奇瑞汽車展示的“犀牛S”電池模組的電芯能量密度高達(dá)600Wh/kg。還有多種停留在實(shí)驗(yàn)階段的材料，能量密度突破700Wh/kg。
而目前市場(chǎng)上已小規(guī)模應(yīng)用的產(chǎn)品，大多屬于“半固態(tài)電池”（業(yè)內(nèi)也稱“固液電池”）的范疇，單體能量密度350Wh/kg左右。例如，上汽智己L6車型裝配的電池來自清陶能源，能量密度368Wh/kg，蔚來汽車的150KWh超長(zhǎng)續(xù)航電池包的電芯來自衛(wèi)藍(lán)科技，能量密度360Wh/kg。
“全固態(tài)”與“半固態(tài)”在技術(shù)上有本質(zhì)差異。全固態(tài)電池是在材料、工藝和性能上對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的顛覆性創(chuàng)新。而固液電池是基于現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池體系的改良，它在材料體系、制造工藝和設(shè)備方面高度繼承了液態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈，本質(zhì)仍未脫離液態(tài)鋰電池的范疇，性能提升也相對(duì)有限。
二者之間的技術(shù)跨度巨大，但有些市場(chǎng)主體在宣傳中往往模糊定義或者混用。行業(yè)協(xié)會(huì)、技術(shù)專家以及有關(guān)部門都有意厘清“固態(tài)”和“半固態(tài)”的區(qū)別，其中最主流的聲音是將“半固態(tài)電池”規(guī)范命名為“固液混合電解質(zhì)鋰離子電池”，簡(jiǎn)稱“固液電池”。此舉意在將這一類電池與真正的固態(tài)電池進(jìn)行明確區(qū)分，避免借固態(tài)電池概念過度炒作。
規(guī)范命名也是為當(dāng)前火熱的市場(chǎng)情緒降溫。今年以來，固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)突破、樣品發(fā)布和新進(jìn)展披露接連不斷，將市場(chǎng)熱度推向新的高度。2025年10月，有關(guān)固態(tài)電池的重大新聞?lì)l繁見諸報(bào)端。
密集的進(jìn)展推高了市場(chǎng)對(duì)固態(tài)電池的關(guān)注度，互聯(lián)網(wǎng)金融服務(wù)機(jī)構(gòu)東方財(cái)富發(fā)布的固態(tài)電池指數(shù)（BK0968），從2025年4月9日的低點(diǎn)1288點(diǎn)一路上漲到10月9日的高點(diǎn)2426點(diǎn)，在半年內(nèi)幾乎翻倍。但當(dāng)前市場(chǎng)在狂熱之余，普遍輕視了實(shí)驗(yàn)成果與商業(yè)化之間的巨大鴻溝。
固態(tài)電池技術(shù)“進(jìn)度條”
為了評(píng)價(jià)固態(tài)電池當(dāng)前的發(fā)展水平，業(yè)內(nèi)引入了美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）在20世紀(jì)70年代開發(fā)的“技術(shù)就緒等級(jí)”（Technology Readiness Level,TRL），它是全球多個(gè)科技與工業(yè)組織評(píng)估各類技術(shù)成熟度的通用工具。它把一項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)過程的成熟度劃分為1到9個(gè)等級(jí)，分屬科學(xué)驗(yàn)證、工程驗(yàn)證和商業(yè)驗(yàn)證三大階段。
按照這一分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，固態(tài)電池技術(shù)距離成熟量產(chǎn)還有不小差距。而近期科研界和市場(chǎng)中的各項(xiàng)進(jìn)展，也可據(jù)此定位發(fā)展階段。
中國(guó)科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的兩項(xiàng)研究成果（TRL2-TRL3）都是基礎(chǔ)科學(xué)層面的重大突破，成果發(fā)表在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上，證明了其科學(xué)原理。但目前這些突破只限于已驗(yàn)證的科學(xué)概念，尚未被整合進(jìn)電芯產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。
美國(guó)Quantum Scape公司最新的QSE-5電芯樣品（TRL5-TRL6）在2025年三季度開始向其合作伙伴交付，用于裝車測(cè)試。在9月舉行的慕尼黑車展上，這一電芯樣品裝在一款摩托車上做了現(xiàn)場(chǎng)演示。完成原型電芯、在相關(guān)環(huán)境（摩托車和汽車）中測(cè)試、設(shè)計(jì)制造工藝和建設(shè)中試線等幾項(xiàng)都是TRL5-TRL6階段的主要任務(wù)。然而，這些都仍然停留在樣品階段，而非大規(guī)模生產(chǎn)的商品。
欣旺達(dá)發(fā)布的固態(tài)電池（TRL5-TRL6）能量密度達(dá)400Wh/kg，并計(jì)劃在2025年底前建成一條200MWh（兆瓦時(shí)）的中試生產(chǎn)線。和Quantum Scape類似，當(dāng)前處在原型測(cè)試和中試線驗(yàn)證階段。
奇瑞汽車的固態(tài)電池模組原型“犀牛S”（TRL4-TRL5）宣稱的能量密度可達(dá)600Wh/kg，并通過了多項(xiàng)極端安全測(cè)試，包括鉆孔、鋼針穿刺、50%的擠壓變形甚至浸水等，未發(fā)生熱失控現(xiàn)象。在受控實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行樣品驗(yàn)證，是TRL4-TRL5的典型階段。而奇瑞計(jì)劃在2027年進(jìn)行裝車測(cè)試，則是進(jìn)入TRL6階段的標(biāo)志。
國(guó)軒高科的“金石”固態(tài)電池（TRL7）200MWh的中試線已經(jīng)貫通，并且良率穩(wěn)定在90%。搭載“金石”固態(tài)電池樣品的測(cè)試車已經(jīng)完成超過1萬(wàn)公里的行駛里程。中試線貫通和長(zhǎng)距離實(shí)車路測(cè)是進(jìn)入TRL7階段的標(biāo)志。表明它已在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中進(jìn)行了成功的測(cè)試和數(shù)據(jù)收集，不是僅停留在中試線上的樣品。
不過需要指出的是，該電池沒有選擇金屬鋰負(fù)極這種能量密度最高、挑戰(zhàn)也更大的方案，而是采用“硫化物電解質(zhì)+高鎳正極+硅負(fù)極”這一現(xiàn)階段量產(chǎn)挑戰(zhàn)較低的組合。最終電芯的能量密度為350Wh/kg，雖然比三元和磷酸鐵鋰電池進(jìn)步明顯，但和固液電池相比并無優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)前全球范圍內(nèi)尚未有一家公司的全固態(tài)電池進(jìn)入商業(yè)驗(yàn)證階段。各公司提出的時(shí)間表，如豐田的2027年-2028年、奇瑞的2027年，所說的都是進(jìn)入TRL7/TRL8階段，即在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行原型測(cè)試和系統(tǒng)驗(yàn)證的時(shí)間點(diǎn)，而非完成TRL9，即實(shí)現(xiàn)全面商業(yè)化部署的時(shí)間。因此寧德時(shí)代、比亞迪等電池行業(yè)龍頭都對(duì)固態(tài)電池的高熱度保持謹(jǐn)慎，技術(shù)研發(fā)上持續(xù)加大投入，比如寧德時(shí)代的固態(tài)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)超過千人，但在規(guī)模量產(chǎn)銷售的時(shí)間表上，都預(yù)期不會(huì)早于2030年。
液態(tài)鋰電池的“量產(chǎn)長(zhǎng)征”
在評(píng)估固態(tài)電池的前景時(shí)，人們往往在與上一個(gè)具有里程碑意義的技術(shù)作對(duì)比，缺乏從“發(fā)明到商業(yè)化”過程的實(shí)際感知?；仡櫼簯B(tài)鋰電池的發(fā)展史，常被簡(jiǎn)化為：20世紀(jì)七八十年代的諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)科學(xué)突破、索尼在1991年的成功量產(chǎn)，以及自2010年開始的電動(dòng)車?yán)顺薄?/span>
這種敘事方式忽略了液態(tài)鋰電池從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)到量產(chǎn)，再?gòu)牧慨a(chǎn)到今天的這幾十年間，科學(xué)家和工程師為工程優(yōu)化和制造工藝革新付出的努力，以及整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈為降低成本付出的代價(jià)。
早期的鋰電池因制造工藝復(fù)雜、原材料昂貴，1991年量產(chǎn)時(shí)的價(jià)格一度高達(dá)7500美元/KWh（千瓦時(shí)）。在30多年后的今天，價(jià)格已下降到不足100美元/KWh，這個(gè)過程并非一蹴而就，而是保持大額投資、生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)張、工藝控制持續(xù)優(yōu)化，以及材料利用率和生產(chǎn)良率不斷提升的結(jié)果。
安全性同樣經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的進(jìn)化。早期鋰電池存在嚴(yán)重的安全隱患，尤其是熱失控問題。整個(gè)行業(yè)花費(fèi)了數(shù)十年，才逐步建立起完整的安全體系、嚴(yán)苛的測(cè)試協(xié)議和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，得以在消費(fèi)電子、汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。這是一個(gè)被動(dòng)的、往往由重大安全事件驅(qū)動(dòng)的進(jìn)化過程，背后既有研究人員的努力，也有慘痛的代價(jià)。
與此同時(shí)，全球供應(yīng)鏈還需要從零開始，構(gòu)建電池級(jí)鋰、鈷、鎳、石墨和隔膜等關(guān)鍵材料，并且至今仍在面臨資源開采和地緣政治環(huán)境的多重挑戰(zhàn)。
液態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程表明，對(duì)成本降低和可靠性提升影響最為深刻的階段，往往發(fā)生在首次商業(yè)化之后。固態(tài)電池的真實(shí)成本和性能，只有在經(jīng)歷艱難的批量生產(chǎn)爬坡后才會(huì)顯露。
當(dāng)前對(duì)固態(tài)電池的成本預(yù)測(cè)，也大多基于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的工藝和理想化假設(shè)。然而從液態(tài)鋰電池的經(jīng)驗(yàn)看，真實(shí)世界的制造成本主要取決于良率、生產(chǎn)效率和設(shè)備折舊等因素——這些，對(duì)于當(dāng)前固態(tài)電池的階段而言都仍是未知數(shù)。
已知與未知的挑戰(zhàn)
固態(tài)電池能否通過工程驗(yàn)證和商業(yè)驗(yàn)證，很大程度上取決于其核心材料——固態(tài)電解質(zhì)的技術(shù)路線取得的突破。目前，行業(yè)普遍聚焦于三大主流技術(shù)路線，即硫化物、氧化物和聚合物，各自面臨著不同方向上的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
硫化物路線的優(yōu)勢(shì)在于擁有最高的室溫離子電導(dǎo)率，與液態(tài)電解質(zhì)相當(dāng)。但挑戰(zhàn)也同樣巨大：它對(duì)空氣和水分極其敏感，遇濕反應(yīng)生成劇毒硫化氫氣體，因此必須為制造過程提供濕度極低的干燥環(huán)境，同時(shí)成品電池的密封防水要求也更苛刻，成本高昂。與電極材料的界面反應(yīng)活躍，需要開發(fā)復(fù)雜的界面技術(shù)控制反應(yīng)過程。另外，關(guān)鍵原材料硫化鋰（Li2S）價(jià)格昂貴，供應(yīng)鏈尚無配套。
氧化物路線的優(yōu)勢(shì)在于出色的熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性。挑戰(zhàn)主要是：材料本身質(zhì)地堅(jiān)硬且脆，難以被加工成大規(guī)模生產(chǎn)所需的超薄、無缺陷的電解質(zhì)膜片。通常需要經(jīng)過近1000攝氏度的高溫?zé)Y(jié)，是個(gè)高耗能、高成本的過程，且難以與正極材料兼容。剛性的物理特性導(dǎo)致其與電極之間難以形成緊密接觸，產(chǎn)生很大的界面電阻，導(dǎo)致電池充放電性能差。
聚合物路線最顯著的優(yōu)勢(shì)是易于制造，能夠兼容部分現(xiàn)有生產(chǎn)工藝。挑戰(zhàn)在于性能上限低，即室溫下的離子電導(dǎo)率低，通常需要將電池加熱至60攝氏度以上才能正常工作。另外聚合物當(dāng)前對(duì)高電壓正極兼容性差，因而能量密度提升空間有限。
除了這些已知的挑戰(zhàn)，液態(tài)鋰電池?cái)?shù)十年的發(fā)展歷程表明，許多重大的工程挑戰(zhàn)不是靠事前分析可以預(yù)見的。諸如電極漿料的流變性控制、涂布的均勻性、電極的開裂問題、生產(chǎn)過程中的微粒污染控制，以及焊接可靠性等，這些問題只有在高速、大批量的連續(xù)生產(chǎn)中才會(huì)逐步顯現(xiàn)。解決這些問題需要巨大的資本投入和頂尖的工程技術(shù)。而在科學(xué)之外，商業(yè)驗(yàn)證方面也充滿了不確定性——好產(chǎn)品卻不好賣，這在科技產(chǎn)業(yè)中并不罕見。
目前，固態(tài)電池的熱度主要集中在科學(xué)驗(yàn)證層面（TRL1-TRL3），一系列的關(guān)鍵突破在實(shí)驗(yàn)室層面逐步攻克正負(fù)極接觸界面、材料路線等科學(xué)問題，已有顯著成果。
而工程驗(yàn)證（TRL4-TRL7）正開始起步，少數(shù)領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)生產(chǎn)出原型樣品并規(guī)劃中試線，但這也是一項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程中最艱難、最漫長(zhǎng)的階段，被稱為技術(shù)商業(yè)化過程中的“死亡之谷”，充滿了大量的工程難題和不確定性。
至于商業(yè)驗(yàn)證（TRL8-TRL9），目前沒有一家公司的全固態(tài)電池進(jìn)入到這個(gè)階段。成本、良率、可靠性和供應(yīng)鏈等實(shí)現(xiàn)商業(yè)化所必需的條件仍遠(yuǎn)未具備。
