固态电池新能源汽车要走向大众，需要在企业和政府的共同推动下，攻坚克难，实现量产。
随着技术的持续进步，固态电池凭借其更高的能量密度、更快的充电速度以及更低的成本优势，被业界视作新能源汽车动力的未来发展方向。
当前，固态电池领域已成为各大整车企业和电池厂商激烈竞争的焦点。固态电池时代的到来，必将引发新能源汽车产业的重大变革，有望进一步加速新能源汽车的普及进程。不过，要让固态电池新能源汽车真正走进大众生活，还需要企业与政府携手合作，共同攻克难题，实现规模化量产。
新能源车若要继续替代传统燃油车，电池技术在此进程中将扮演着关键的角色。图 / 摄图网
固态电池迈向商业化
“奇瑞全新固态电池来了！”2024年，奇瑞汽车于北京车展上重磅发布风云系列首款纯电动SUV——“风云E06”，瞬间吸引了业界的广泛关注。这款车型搭载了奇瑞与多家科研机构联合研发的固态电池，其性能表现堪称卓越。即使固态电池的一角被切除，仍能正常工作，充放电不受影响，且不会出现冒烟、起火或爆炸等情况。奇瑞官方透露，该电池计划于2026年进入定向运营阶段，2027年正式实现量产。届时，搭载这款固态电池的车型，纯电续航里程有望突破1500公里。
当下，固态电池已成为电池科研与工业领域公认的未来电池发展主流方向。除奇瑞外，丰田、大众、宝马等知名车企以及各大电池厂商，均在积极开展固态电池的研发工作。有消息称，部分车型将于2025年搭载固态电池，实现“充电10分钟，续航轻松破千”的目标。因此，坊间有观点认为，一旦固态电池大规模应用于汽车领域，不仅将对现有电动汽车市场格局产生巨大冲击，甚至可能颠覆传统燃油车市场。
产品上市，专利先行。专利堪称各大企业抢占市场的锐利武器。在固态电池这一风口领域，各大电池厂商和汽车企业早已展开专利布局。近年来，固态电池专利申请量呈迅猛增长态势。统计数据显示，自2016年起，全球固态电池专利申请总量开始爆发式增长，截至2025年1月，全球固态电池关键技术专利申请量已超11万件。其专利申请趋势表明，相关技术研究已从初步探索阶段转变为全球行业的普遍共识。
例如，2024年11月，华为公司公布了最新的固态电池专利——“掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池”。据悉，该电池容量可达普通电池的10倍，续航里程飙升至3000km以上。华为的“入局”，再度搅动了固态电池领域的“风云”。这一专利的公开，不仅标志着华为在固态电池技术领域的深度布 局，更为整个产业的发展注入了全新活力。
固态电池为何如此“出类拔萃”？
要了解这一点，需要先从它的“前身”——液态锂电池说起。依据电解质的不同，锂电池技术体系可分为液态电解质电池、半固态电池和固态电解质电池。
传统的锂离子电池属于液态电解质电池，其结构包含正极、负极、电解液以及隔膜。这种结构存在一个致命的缺点：虽然隔膜承担着保护作用，但要保证其绝对安全难度极大。这是因为隔膜既要允许电子穿过，又必须将电解液隔离开，所以始终存在被击穿的风险。例如，在过度充电、受到撞击、进水、高温等情况下，这种风险会急剧增大。一旦电池内部温度上升到一定程度，电解液就会汽化分解。而且，电解液是一种易挥发、燃点低的有机溶剂，一旦发生泄漏并与三元锂材料接触，内部就会产生大量热量，进而导致燃烧甚至爆炸。在安全方面，传统锂离子电池发生燃烧、爆炸的案例并不少见。
传统锂离子电池的另一大缺陷是会引发用户的续航焦虑。续航焦虑主要源于两个方面：一是续航里程不够长，二是补充能量耗时太久。即便如今已经实现了十多分钟就能充满电，但七八百公里的续航里程，在长途行驶时，仍然难免让用户产生焦虑。此外，还有一个容易被忽视的问题，即电池占用空间较大。电池包布置在座舱下方，不可避免地会侵占乘坐空间。同时，较厚的电池包也会对外观设计产生影响，使得很多电动轿车的侧面看起来较为臃肿。
固态电池与传统液态锂电池相比，最主要的区别在于，固态电池使用固态电解质替代液态电解质。虽然这看似仅仅是电解质形态的转变，却如同“施了魔法”一般，为锂电池带来诸多优势。
2027年全固态电池上车！充电10分钟，续航600公里不是梦！图/百度
由于固态电池的电解质为固态，极大地降低了电池发热失控的风险。这意味着，即使在遭遇事故时，电池也不会引发爆炸性燃烧。固态电解质本身不可燃，且热分解 温度高，其固态特性避免了电解液腐蚀、挥发、漏液等问题，使得电池的安全性能大幅提升。这种安全性上的显著提升，不仅让搭载固态电池的汽车比燃油车更安全，还为电池充电速度的大幅提升奠定了基础。固态电池的充电速度能够达到传统锂电池的5-6倍。
在储能方面，传统液态电池在发展过程中遇到了诸多瓶颈，能量密度难以突破350Wh/kg的极限。而固态电池以固态电解质取代液态电解质，成功攻克了这些难题。它能够采用硅碳、金属锂等高比容量的负极材料，能量密度轻松超越300Wh/kg，部分以金属锂为负极的固态电池能量密度甚至可达500Wh/kg，从而使续航里程轻松超过1000公里，有效缓解了新能源汽车的续航里程焦虑，堪称电池领域的“佼佼者”。
此外，由于固态电池几乎不存在热失控风险，电池组无需过多的温度控制部件，这使得电池的整体重量得以有效控制。同时，更高的能量密度使其比其他电池体积更小、重量更轻，却仍能提供相同的功率。随着这种技术的发展，我们可以畅想未来新能源汽车电池充电的场景：人们能像给电动自行车充电一样，轻松拿起电池前往充电柜进行充电。
全固态电池面临的技术瓶颈
在将液态锂电池的电解质替换为固态后，似乎一切问题都能被轻松解决，这让人们感觉固态电池新能源汽车已近在咫尺。然而，技术突破并非易事。
2024年4月，上汽智己发布了最新车型——智己L6，并宣称其为全球首款搭载固态电池的量产车型，续航里程超过1000公里。固态电池这一长期停留在概念阶段的产品，似乎已提前进入落地应用阶段。但实际上，智己L6所搭载的电池，在电解质中添加了10%的浸润液，且正负极材料与液态锂电池的正负极材料相似，其实是半固态电池，并非真正意义上的全固态电池。
固态电池的研究并非始于近几年，其研究时间比现在广泛应用的液态锂电池还要早，已有几十年之久。但直至今日，它仍无法实现商业化量产。由此可见，全固态电池要成功走出实验室，必然还有很长的路要走。这场追求新技术、比拼实力的“技术竞赛”，更像是一场考验耐心与毅力的“马拉松”。
首先，固态电池的电解质变为固体后，与电极之间形成固-固相接，会产生固-固界面问题。可以把它想象成两块积木叠放在一起，即便表面看起来再光滑，从微观角度看仍会存在缝隙，这就会导致电阻增大，电导率大幅下降，即离子电导率较差。其次，理想的固态电解质材料还应具备对锂金属的化学和电化学稳定性，能够有效抑制锂枝晶的产生，同时拥有足够的安全性能等特性。
当前，固态电池主要存在三大技术路线，分别为聚合物电解质、氧化物电解质以及硫化物电解质。这三种电解质均有各自的优缺点，至今尚未有一种能够同时满足各项性能要求。其中，聚合物电解质的离子电导率较低，需加热至60℃才能正常进行充放电操作，且化学稳定性欠佳，在高温环境下易起火燃烧，同时电解质还容易被电解。氧化物电解质的离子电导率高于聚合物电解质，然而其质地极为坚硬，致使固态电池出现刚性界面接触的问题。硫化物电解质不仅离子电导率最高，机械性能也较为出色，在全固态电池领域具备极大的发展潜力，不过其界面稳定性较差。在充放电过程中，金属锂与硫化物电解质界面会发生严重的副反应；在制备工艺方面，硫化物固态电池的制备工艺较为复杂，并且硫化 物易与空气中的水和氧气发生反应，产生剧毒的硫化氢气体。此外，固态电池对材料纯度和工艺技术要求极高，这无疑增加了开发和生产的成本，因此，如何降低固态电池的制造成本成为一项重要难题。
尽管全固态电池的研发道路充满艰辛，但我们仍应对其技术的量产和商业化持有信心与耐心。因为各大企业正持续加大在全固态电池领域的研发投入，并且不断取得突破性进展。
从专利角度分析，中国的固态电池专利申请数量位居世界首位，其次是日本、美国和韩国，中国的专利申请数量远远超过其他国家。日本的相关企业数量虽不多， 但其技术实力强劲。日本对固态电池的研究起步较早，技术水平处于全球领先地位，尤其在硫化物技术方面积累深厚。从全球固态电池专利申请人排名来看，丰田汽车的专利申请量最多，优势显著，达到5300多件。而我国在近五年里，固态电池研发进程不断加速，据统计，截至2025年1月，国内公司有关全固态电池的专利申请数量，累计最高为1400多件。从企业研发实力对比来看，我国在固态电池技术上是否处于世界领先地位仍有待观察。未来，我国若想在固态电池领域成为领跑者，不仅需要加强技术革新，还需出台更多政策予以支持。
在全固态电池仍需持续进行科技创新和技术研发才能实现市场化的情况下，不少企业选择了一条过渡路线，即半固态、凝胶态电池。这两类电池保留了部分电解液，能够有效改善界面接触和电导率问题，而且其结构与液态电池相似，与企业现有生产线的兼容度较高，便于规模化生产以降低材料成本。不过，研究发现，半固态、凝胶态电池存在发热现象增多的问题，这使得电池不得不牺牲一部分性能。所以，发展全固态电池依然是行业的主流趋势。
“明日之星”还是“镜花水月”？
随着锂电池技术的日益成熟，新能源汽车俘获了越来越多车主的心，成为众多消费者的“新宠”。调查结果显示，2024年新能源汽车的渗透率约达57%，新能源车意向购买用户数量已与燃油车不相上下。
固态电池被誉为锂电池技术的“终极形态”，作为新能源汽车未来的关键驱动力，一旦实现量产，必将推动新能源汽车产业迅猛发展。然而，在固态电池引发的热潮下，不少打算购买新能源汽车的消费者陷入了纠结：固态电池新能源汽车究竟值不值得等待？何时“入手”才是最佳时机？大家都在观望，期待固态电池新能源汽车何时能够实现量产。
固态电池，新能源汽车行业的新故事 图/百度
早在2023年6月，丰田宣称“将在2027-2028年实现全固态电池技术的商业化”。自2024年以来，全球产业链企业密集披露固态电池的研发进展，整车企业表现尤为突出。国内车企中，上汽集团和广汽集团率先官宣，称“最早可在2026年实现全固态电池的量产并应用于车辆”；去年3月，蔚来汽车宣布其电池合作伙伴（卫蓝新能源）提供的150kWh超长续航电池包正式量产，并于今年6月投入使用，但目前采取“只租不售”的模式。电芯厂商方面，国轩高科、太蓝新能源等也相继宣布在固态电池领域取得新突破。
尽管利好消息不断传来，但需注意的是，“应用于车辆”并不等同于“量产”，此外，“半固态”与“固态” 是两个截然不同的概念，没有明确落地路线图和时间表的官宣，只能被视为商业宣传手段。目前，不少企业存在蹭概念以拉动股价的行为，这也为固态电池技术的实际进展增添了不确定性。还未见到牛排，却先听到“滋滋声”，这未必是好事。
与业内大多数围绕固态/半固态电池大力拉投资、建设产线的企业心态不同，锂电行业龙头宁德时代对固态电池的预期和态度显得较为保守。宁德时代首席科学家吴凯曾公开表示：“如果以技术和制造成熟度作为评价体系（以1-9分打分），宁德时代的全固态电池研发目前处于4分的水平，预计到2027年能达到7-8分的水平。” 固态电池商业化前景仍不明朗，业内普遍认为，2030年或许是固态电池产业化的关键节点。不过，目前固态电池距离大规模商业化应用仍有一段距离，真正的发展拐点还远未到来。
既然固态电池研发难度如此之大，为何我国企业对其热情高涨？这不得不提及固态电池已成为国家“自上而下”、从基础开始大力扶持的产业。有消息称，我国计划投入约60亿元用于全固态电池研发，宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利等六家企业已获得政府的基础研发支持。经严格筛选，相关研发工作最终细化为七大项目，聚焦于聚合物、硫化物等不同技术路线。这一消息犹如一剂“兴奋剂”，极大地激发了国内企业的积极性。若政府牵头加大投入， 意味着我国有望在2027年左右实现固态电池的量产，这并非只是设想。
不过，即便在国家大力扶持下攻克技术难题，成本问题仍是固态电池新能源汽车迈向市场的关键阻碍。研究报告显示，目前全固态电池的材料成本约为1.5-2.5元 /Wh，是三元锂电池、磷酸铁锂电池材料成本的3-5倍。简单计算一下：若一台固态电池车型续航达到1500km，按15kWh/100km的电耗计算，电池包能量将达225kWh。那么，这块固态电池的材料成本将高达33万-56万元，而这仅仅是材料成本。固态电池若要实现量产装车，还需重建或改造生产线，逐步提高良品率，重新匹配电池能量管理系统和电池包方案等，这些都会进一步增加成本。
综合各项因素，一款固态电池车型的价格可能是普通液态电池车型的数倍。所以，即便某车企成功突破技术瓶颈，生产出固态电池并实现装车，其高昂价格也可能远超消费者的购车预算，使消费者望而却步。车企目前所谓的“上车”，多为小规模生产，真正量产上市后的价格与产量仍充满不确定性。
由于固态电池具备能量密度高、充电速度快、安全性强等显著优势，未来很可能在低空经济领域（如eVTOL等）等新场景、新应用中率先得到应用。
（文章来源：《创意世界》2025年3月号）
编校：范晓华，审读：郭丽
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