全固态电池距离解决“里程焦虑”尚需时日

“续航焦虑”一直困扰着电动汽车行业的进步，而全固态电池被认为是破解这一难题的重要技术方向。

近日，国内第一条大容量全固态电池生产线已正式建成，目前处于小规模试产阶段，预计将在2027年至2030年间逐步实现量产。

全固态电池与现有锂离子电池有哪些本质上的不同？它真的可以解决电动汽车的续航瓶颈吗？未来要实现大范围应用，还有多少技术壁垒需要突破？围绕这些问题，记者采访了多位电池领域专家。

一问：全固态电池和锂离子电池有何差异？

温州大学碳中和技术创新研究院院长侴术雷表示，全固态电池与传统锂离子电池最大的区别在于电解质的变化和正负极材料的整体优化。

西湖大学工学院的向宇轩助理教授介绍，全固态电池采用不易燃的固态电解质代替原有的液态有机电解液，当前行业主攻硫化物、氧化物和聚合物等三种固态电解质技术路线。

向宇轩进一步阐述说，传统锂离子电池以石墨为负极、磷酸铁锂或三元材料为正极，中间隔有多孔聚合物隔膜，并填充液态有机电解液，依靠电解液在充放电过程中进行锂离子的迁移。

而全固态电池以固体电解质膜代替聚合物隔膜和液态有机电解液。锂离子在正负极之间，可以通过固态电解质的特殊通道实现迁移。向宇轩表示，这种设计不仅消除了漏液、腐蚀和燃烧等安全隐患，还能兼容更高容量的正负极材料，有望充分提升能量密度和安全性。

二问：全固态电池如何提升电动汽车续航？

“影响电动汽车续航的根本，是电池能量密度的瓶颈，目前锂离子电池的能量密度有限，受体积和重量影响，储能能力难以大幅提高。”向宇轩指出。

他进一步解释，由于固态电解质本身稳定、安全，全固态电池有机会应用比容量更高的正负极材料，使电池的能量密度得到实质性提升。

此外，得益于全固态电池的安全性，其系统集成能够减少不少传统电池必备的安全防护结构，从而让整个电池包更加紧凑。

向宇轩认为，将全固态电池用到电动汽车后，能够在不增加电池体积和质量的情况下，提升储能能力，理论上电动汽车单次充电即可实现超过1000公里的续航。虽然目前全固态电池在技术成熟度和成本控制等方面还存在难题，但从长远发展来看，其有望成为突破电动汽车续航瓶颈的关键。

三问：大规模应用还有哪些障碍？

向宇轩指出，目前全固态电池还处于研发初期。其核心固态电解质材料与传统锂电池的制造工艺存在明显区别，若要实现广泛应用，必须攻克多项技术难点。

侴术雷也强调，只有全固态电池在保证高能量密度和长寿命循环的同时，解决批量制造和实际应用中的各种挑战，才可能实现普及。

具体来看，向宇轩分析称，当前高性能固态电解质等核心材料无论原料还是合成工艺，都存在不小成本压力。例如，一些关键材料对环境要求极高，需要专门的制造设备和严格的生产条件。只有在低成本规模化生产方面取得突破，产业链才能成熟。

此外，全固态电池内部的固-固界面（正负极活性物质与固态电解质接触处）容易由于活性物质的体积变化引发接触失稳。例如应用硅碳负极时，很容易造成界面阻抗增加，有时甚至需要高压才能让电池正常工作。

向宇轩表示，需要针对固态电解质的电化学和机械性能展开深入研究，解决固-固界面稳定性问题。攻克这些核心难题，离不开材料和装备等多个环节的技术协同创新，最终才能推动全固态电池真正实现量产及应用普及。

记者 刘园园