固态电池——下一代电池“明星”

近日，固态电池成为风口，被视为下一代电池技术的“明星”。那么，固态电池是什么？与传统锂电池相比有哪些优势？

固态电池技术大会密集召开

8月12日至13日，第二届中国固态电池技术产业发展大会在浙江杭州成功举办。

大会上作了多场学术报告，如青岛大学教授郭向欣带来了《实用化复合固态电解质体系固态锂电池研究》，上海交通大学教授汤卫平带来了《新型氧化物锂离子固体电解质研究进展》，中国科学院物理研究所博导、溧阳中科固能新能源科技有限公司董事长吴凡带来了《全固态电池关键技术研究进展》，四川赛科动力科技有限公司董事长朱高龙带来了《从硫化物全固态电池应用全生命周期定位硫化物电解质开发》，固科亚太新能源科技（深圳）有限公司CEO叶飞带来了《超高镍多元正极材料在半固态圆柱电芯领域的设计及应用探讨》。

2025年以来，关于固态电池的大会并不少，如7月29日上海国际储能及固态电池技术大会在国家会展中心召开，固态电池产业化进展就是该大会的核心议题之一。

7月3日至5日，2025第四届固态电池大会暨硅基负极产业创新大会于浙江宁波召开。此次大会聚焦固态电池与硅基负极两大核心议题。

第五届中国国际固态电池科技大会暨2025先进电池材料与智能装备技术展于2025年6月19日至20日在合肥市举办，大会设有6个主题，涉及固态电池、正负极材料、钠电池、电池安全、电池回收及锂资源等。

那么，被业界广泛讨论并逐步成为热点的固态电池到底是什么？

固态电池VS传统锂电池

固态电池，这个被誉为下一代电池“明星”的技术，正以其续航更长、“体重”更轻、安全性更强、循环使用寿命更长等诸多优势，吸引着全球科研人员和企业的目光。

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（混合固液电解质电池）和固态电解质电池。

传统锂离子电池使用液态电解质在电极之间传输离子，在两个电极之间有一个隔膜层，该隔膜层允许离子传输，同时防止电极之间的电接触。而全固态电池使用固态电解质替代液态电解质，因此电极之间没有隔膜。

进一步分析，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。虽然隔膜承担着保护作用，但要保证绝对安全的难度极大，因为隔膜既要允许电子穿过，又必须将电解液隔离开，所以存在被击穿的风险。

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，电解液就会气化分解。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。

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，电池也不会发生爆炸性燃烧。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。

传统锂离子电池的另一大难题就是续航。传统液态电池能量密度难以突破350Wh/kg的极限。而固态电池以固态电解质取代液态电解质，攻克了这一难题。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。

此外，液态电解质会随着时间的推移和热应力而分解，但固态电池中的固态电解质比液态电解质更不易降解。固态电解质的这种固有稳定性有助于延长固态电池的使用寿命，减少电池更换的频率。

固态电池在低温环境下的表现也更为出色。传统锂电池在寒冷天气下容易出现续航缩短、性能下降的问题，而固态电池则能在-40℃到150℃的宽温域内正常工作。这一特性使得固态电池在新能源汽车、3C数码、储能、深海探测等多个领域都展现出了广阔的应用前景。

固态电池的技术分类

固态电池还未大规模商用，因此在应用层面，各企业所用的技术也有所不同，按固态电解质材料分类，可分为氧化物固态电池、硫化物固态电池、聚合物固态电池等。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。

氧化物固态电池以氧化镧锆氧、氧化锂镧铝等陶瓷氧化物为电解质，拥有耐高温、化学稳定性强等优点，但需纳米级薄膜涂布技术降低界面电阻；缺点为脆性大，与电极材料接触不良。企业方面，日本丰田计划2027年量产搭载氧化物固态电池的电动车。

硫化物固态电池以硫化锂磷硫、硫化锂锗磷硫等硫基陶瓷为电解质，柔韧性好，适合与电极材料复合。日本丰田、韩国三星SDI联合开发硫化物固态电池，目标在2030年能量密度突破500Wh/kg。

聚合物固态电池以聚环氧乙烷为基体，掺杂锂盐的固态电解质，柔韧性极佳，可制备柔性电池，且与电极材料兼容性好，主要用于低功耗场景，如智能手表、物联网传感器。

还有难题待解

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，但直至今日固态电池尚未大规模普及。在技术方面，固态电池依然存在不少难关需要突破。

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。

另外在成本方面，此前有研究报告显示，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1500公里，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。

值得注意的是，近年来固态电池专利申请量呈迅猛增长态势，解决技术难题指日可待。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，华为公布了固态电池专利——“掺杂硫化物材料及其制备方法、锂离子电池”。据悉，华为固态电池容量可达普通电池的10倍，续航里程飙升至3000公里以上。

目前，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。