固态电池最新技术突破，一旦量产是否会彻底淘汰燃油车？

汽车工艺师 2024-07-23

固态电池被中日韩等全球多国作为发展战略布局。代表企业包括国内的太蓝新能源、宁德时代、比亚迪，以及国际上的通用、福特、大众、日本丰田等车企，Solid Power、QuantumScape等专业企业。

固态电池被认为是锂离子电池的“终极形态”，是下一代电池的首选方案

固态电池被中日韩等全球多国作为发展战略布局。代表企业包括国内的太蓝新能源、宁德时代、比亚迪，以及国际上的通用、福特、大众、日本丰田等车企，Solid Power、QuantumScape等专业企业。预计我国全固态电池在2030年实现大规模量产装车。产业链上下游加码，或将带动万亿元级别的市场。2027年是关键节点，谁将率先落地应用谁将有机会改变市场格局！今天一文了解国内外三大技术路线及最新研究方向、成果！

各主要布局固态电池国家战略相关规划

1 国内外三大主流技术流派

01聚合物固态电池

研发倾向：欧美地区

电解质材料：基于有机聚合物，如聚环氧乙烷（PEO）及其衍生物

技术特点：加工性良好，柔韧性高，与现有电池制造设备兼容性较好，易于规模化生产；但其电导率相对较低，尤其在室温下，且工作温度范围受限，高温下稳定性不佳。

代表企业：Solid Power（美国）

西安交通大学化学学院丁书江教授和郗凯教授团队制备了含有单离子导体聚合物（SICP）锂盐和传统双离子锂盐（LiTFSI）的双盐体系聚合物电解质SF@d-QSPE

02氧化物固态电池

研发倾向：中国

电解质材料：以锂镧锆氧（LLZO，又称LSZ）等无机氧化物为主

技术特点：化学稳定性极高，耐高温，适用于宽温工作环境，且电导率可通过掺杂等方式优化。但其室温电导率一般低于硫化物电解质，制备成本也较高，且电解质薄膜易出现裂纹。

代表企业：清陶能源、卫蓝新能源等企业。

03硫化物固态电池

研发倾向：日韩地区走在前列

电解质材料：以硫化物如Li-Si-P-S或Li-Si-S体系为代表

技术特点：电导率高，热稳定性好，适合高功率应用；但其对水分敏感，制备过程中可能涉及有毒物质，对生产和使用环境要求严格

代表企业：丰田、LG化学、三星SDI等企业。

硫化物基ASSB面临的挑战：从材料、界面、复合电极到单体电芯

2 国内外最新技术前瞻

01电解质材料革命性进展，性能飞跃

在固态电池技术的前沿探索中，中国科学技术大学姚宏斌教授团队成功研发出高锂离子电导率的无定形钽系氯化物固态电解质，其室温离子电导率高达1.1×10^-3 S/cm，几乎与液态电解质比肩，为固态电池的大规模应用铺平了道路。

宽温度范围适用的高倍率型全固态锂电池

宁波东方理工大学孙学良院士团队也推出新型富锂反萤石固态电解质，以卓越的电导率和稳定性，进一步丰富了固态电解质材料的选择。

使用 Li2.5N0.5S0.5 固体电解质的全固态锂金属电池的电化学性能

02锂金属负极技术创新，安全性能双提升

锂金属负极作为固态电池的关键组件，其性能的提升直接关系到电池的整体表现。西安交通大学材料/化工联合研究团队提出的“迂回与缓冲”策略，有效解决了锂枝晶生长问题，大幅提高了锂金属负极的循环稳定性和安全性。

图1(a) 晶粒双峰分布的固态电解质对锂枝晶生长产生“迂回与缓冲”效应，(b) 可在电流密度高于1 mA·cm-2的条件下稳定循环2000小时以上，并可在电流密度为2 mA·cm-2的条件下成功循环100小时以上

国内外研究团队还积极开发锂金属复合材料负极和新型结构设计，不断推动锂金属负极材料的实用化进程。其中，香港理工大学郑子剑教授团队设计的可透光3D复合锂金属负极尤为亮眼，其独特的性能优势为固态电池的性能提升开辟了新的途径。

图1. 基于可透光3D复合锂金属负极的原位紫外光固化法制备固态锂金属电池。a. 原位紫外光固化制备固态锂金属电池机理。b. 基于原位方法制备的固态锂金属电池具有良好界面接触和离子传输。c. 基于非原位方法制备的固态锂金属电池界面接触和离子传输性能较差

03锂金属负极技术创新，安全性能双提升

国内企业高能数造（西安）技术有限公司自主研发的全固态电池复合极片高效制造平台(3D-PT)取得重大突破，实现了固态电解质与正负极片的高精度一体化复合制造，国外方面，麻省理工学院的研究团队通过开发新型界面层材料，采用先进表面处理技术，有效改善了固态电解质与电极之间的接触性能，降低了界面电阻提高了固态电池的整体性能。

04钠-空气电池新突破，高效能引领未来

在固态电池技术的多元化探索中，钠-空气电池作为新兴领域备受瞩目。