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固態(tài)電池研發(fā)面臨多重技術考驗

發(fā)布于：2025-06-26

當前，新能源產業(yè)發(fā)展勢頭強勁，固態(tài)電池與硅基負極技術作為其中的關鍵力量，正引領著行業(yè)不斷向前發(fā)展。在日前舉行的第五屆中國固態(tài)電池科技大會暨第四屆中國硅基負極材料技術大會上，專家表示，固態(tài)電池以其高能量密度、卓越的安全性與長循環(huán)壽命等優(yōu)勢，成為全球各大科研機構與企業(yè)競相布局的戰(zhàn)略高地。硅基負極材料則憑借超高理論比容量的優(yōu)勢，為提升電池性能開辟了全新路徑。兩項技術的協(xié)同發(fā)展，正在為電動汽車、電動飛機、智能機器人乃至“低空經濟”勾勒出無限可能。不過，其大規(guī)模商業(yè)化仍面臨技術成熟度、成本控制、工藝優(yōu)化等多重考驗。

固態(tài)電池體系繁雜多樣

目前，固態(tài)電池技術路線呈現多元化發(fā)展格局，四種電解質技術路線憑借各自性能優(yōu)勢并行推進。

回顧行業(yè)發(fā)展歷程，驥千里（蘇州）新能源有限公司總經理馬健表示，從實驗室的理論探索到工程化的技術驗證，再到產業(yè)化的逐步推進，每一次突破都凝聚著無數科研人員和從業(yè)者的心血與智慧。目前，包括東風汽車、廣汽埃安等在內的車企，已經在固態(tài)電池技術布局上取得顯著進展，部分車企的裝車應用更是標志著該項技術正快速走向市場。而在硅基負極材料領域，貝特瑞等企業(yè)不斷優(yōu)化技術路線、推動產品迭代升級、驅動產能逐步擴大，推動整個產業(yè)向著更高水平邁進。

從目前的技術路線看，固態(tài)電池體系繁雜多樣。溧陽中科固能新能源科技有限公司董事長吳凡表示，目前，固態(tài)電池的主要技術路線包括氧化物、聚合物、硫化物和鹵化物四種。其中，氧化物具有最強的穩(wěn)定性，適合多種電池體系；聚合物作為機械性能優(yōu)良的介質，能夠提供良好的延展性；硫化物的離子傳導能力強；鹵化物在高電壓穩(wěn)定性方面表現優(yōu)異。

在固態(tài)電池發(fā)展過程中，硅基負極作為提升鋰離子電池能量密度的關鍵材料，能夠與固態(tài)電池的四種電解質技術路線相匹配，實現性能協(xié)同提升。但由于各技術路線特點不同，目前產業(yè)界在同步推進多條路線。

“雖然固態(tài)電池有多種技術路線，各有優(yōu)缺點，但目前尚未有一種技術能夠完全滿足大規(guī)模產業(yè)化需求。不過，硫化物固態(tài)電解質因其獨有的技術優(yōu)勢而備受業(yè)界關注，被視為最有望率先實現產業(yè)化的技術路徑之一。”國聯汽車動力電池研究院高級研究主管劉丙學表示。

硅基負極應用“如虎添翼”

硅基負極材料憑借超高理論比容量等優(yōu)勢，正加速滲透消費電子、動力電池、低空經濟等領域，該材料的產業(yè)化進入“多點開花”階段。同時，沉積工藝穩(wěn)定性等仍是規(guī)?；瘧玫缆飞嫌写鉀Q的問題。

硅基負極材料因其高比容量、快充等優(yōu)勢被視作理想的下一代負極材料。孚能科技（688567.SH）材料研發(fā)高級經理李紅生介紹，硅負極具有超高比容量、比石墨略高的脫嵌鋰電位，不易析鋰，安全性更高。硅基負極的容量是現有石墨負極的2至10倍，能量密度可提升至400Wh/kg以上。

正是基于這些顯著的技術優(yōu)勢，硅基負極材料目前已在多個場景逐步開啟規(guī)模級應用。中信證券研報認為，在消費電池方面，各大手機廠商在推出的自家電池技術中大范圍采用硅碳負極，目前搭載硅碳負極的機型已經下降到一千元的價位；在動力電池方面，寧德時代等頭部電池廠商發(fā)布高能量密度電池；此外，在電動飛機、機器人等高性能需求場景中，硅碳負極電池技術亦具備廣闊應用前景。

李紅生進一步表示，硅負極是提升電池能量密度的關鍵材料，有望在高端電動汽車、電動飛機和機器人等領域得到規(guī)模化應用，助力我國“低空經濟”發(fā)展。目前，國內硅碳技術發(fā)展較快，產品性能的同質化比較嚴重，部分企業(yè)在多孔碳上進行設計，進一步開發(fā)低膨脹硅碳，但主要存在的問題是沉積工藝和生產批次穩(wěn)定性有待進一步提高。

在產業(yè)化實踐中，李紅生表示，孚能科技開發(fā)的高能量密度動力電芯，具有優(yōu)異的循環(huán)性能和安全性能，國外和國內眾多電動飛機企業(yè)均已評測，部分已定點生產。

馬健對《經濟參考報》記者表示，目前公司新型全固態(tài)電池技術已具備量產條件，正在洽談合建產線。該技術的應用場景基本覆蓋動力電池和3C消費電子領域，其中第二代工藝流程將面向無人機、機器人、飛行汽車等前沿應用領域。

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盡管固態(tài)電池和硅基負極材料均在技術層面展現出巨大潛力，應用前景值得期待。但是，與會專家同時指出，固態(tài)電池產業(yè)化仍面臨技術成熟度、成本控制、工藝優(yōu)化等多重考驗。

馬健表示，固態(tài)電池和硅基負極技術在邁向大規(guī)模商業(yè)化應用的道路上仍面臨諸多挑戰(zhàn)，包括固態(tài)電解質離子電導率提升、界面穩(wěn)定性優(yōu)化、硅基材料體積膨脹控制以及成本降低等。

上海溥天同澤企業(yè)管理顧問中心總經理張新澤指出，成本問題仍是制約固態(tài)電池產業(yè)化的關鍵因素。當前，硫化物電解質成本居高不下。按照硫化鋰單價400萬元/噸進行測算，硫化物電解質的成本將達到140萬元/噸。但長期來看，固態(tài)電池材料成本將持續(xù)下降。

浙江星楷科技有限公司總經理黃璟強調，全固態(tài)電池不僅是結構和材料的創(chuàng)新，還需要工藝和設備方面的協(xié)同發(fā)力，目前仍有較多科學與工程方面的問題亟待解決。固體電解質作為全固態(tài)電池的核心材料，其性能提升、微納化處理和低成本化等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。此外，電極體系的合理構建、粘結劑和溶劑的篩選以及適配集流體的選擇，同樣面臨挑戰(zhàn)。

“全固態(tài)電池工程化工藝尚不成熟?！眲⒈麑W表示，滿足高比能全固態(tài)電池要求的電極工藝路線尚不明確，干法和濕法工藝各有其優(yōu)缺點。目前，全固態(tài)電池一體化成型工藝尚不成熟，滿足批量化生產的工程裝備還有待進一步開發(fā)。

寧德時代（300750.SZ）技術顧問趙鵬程指出，界面問題是固態(tài)電池技術發(fā)展中最突出的瓶頸。固態(tài)電池在實際應用中面臨多重技術難題，包括界面接觸不良導致的阻抗增大、溫度變化引起的界面穩(wěn)定性問題，以及電池在充放電過程中的體積變化對界面造成的機械應力等。這些問題不僅影響電池的電化學性能，還直接關系到電池的安全性和使用壽命。

在解決方案方面，趙鵬程表示，寧德時代的技術創(chuàng)新重點是在解決界面問題的同時控制成本，這直接關系到固態(tài)電池技術的商業(yè)化價值。公司通過綜合考慮材料特性、工藝優(yōu)化和設備集成等多個維度，力求在技術先進性和經濟可行性之間找到最佳平衡點。

【來源：經濟參考報】