“里程焦慮”是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展面臨的核心痛點(diǎn)之一，而全固態(tài)電池被業(yè)界視為破解該痛點(diǎn)的“種子選手”。

據報道，國內首條大容量全固態(tài)電池產(chǎn)線(xiàn)近日建成，目前正在小批量測試生產(chǎn)，計劃在2027年—2030年逐步進(jìn)行批量生產(chǎn)。

全固態(tài)電池與鋰離子電池有哪些區別？真能破解電動(dòng)汽車(chē)“里程焦慮”嗎？未來(lái)實(shí)現大規模推廣應用還需攻克哪些難題？圍繞這些熱點(diǎn)話(huà)題，科技日報記者采訪(fǎng)了電池領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)家。

(資料圖片僅供參考)

第一問(wèn)：與鋰離子電池有哪些不同？

“與傳統鋰離子電池相比，全固態(tài)電池最大的不同是電解液的替換，以及整個(gè)正負極材料的優(yōu)化?！睖刂荽髮W(xué)碳中和技術(shù)創(chuàng )新研究院院長(cháng)侴術(shù)雷說(shuō)。

西湖大學(xué)工學(xué)院助理教授向宇軒告訴記者，全固態(tài)電池使用不易燃的固態(tài)電解質(zhì)替代傳統的液態(tài)有機電解液，目前主要有硫化物電解質(zhì)、氧化物電解質(zhì)和聚合物電解質(zhì)三條技術(shù)路線(xiàn)。

向宇軒談道，傳統鋰離子電池的主要結構包括石墨負極、磷酸鐵鋰正極（或三元正極）以及正負極之間的多孔聚合物隔膜和液態(tài)有機電解液。電池充放電過(guò)程中，鋰離子借助液態(tài)有機電解液在正負極間來(lái)回遷移。

“相比之下，全固態(tài)電池利用固態(tài)電解質(zhì)膜替代多孔聚合物隔膜和有機電解液。電池充放電過(guò)程中，正負極間的鋰離子可通過(guò)固態(tài)電解質(zhì)中特殊離子通道完成輸運?！毕蛴钴幷f(shuō)，全固態(tài)電池不僅不會(huì )發(fā)生液態(tài)有機電解液的漏液、腐蝕和燃燒等問(wèn)題，還允許使用更高容量的正負極材料，因此理論上有望顯著(zhù)提升電池的安全性和能量密度。

第二問(wèn)：如何提升電動(dòng)汽車(chē)續航能力？

“里程焦慮是新能源汽車(chē)行業(yè)的痛點(diǎn)問(wèn)題，其最根本的原因是目前鋰離子電池的能量密度比較低，在電池包體積和質(zhì)量受限的情況下，難以提供足夠的電能?！毕蛴钴幷f(shuō)。

向宇軒解釋?zhuān)囯x子電池的能量密度主要受限于正負極材料較低的比容量。而全固態(tài)電池由于固態(tài)電解質(zhì)的穩定性和安全性，可以使用更高理論比容量的正負極材料，這將直接帶來(lái)電池能量密度的大幅提升。

不僅如此，全固態(tài)電池的安全性?xún)?yōu)勢，使其在系統集成過(guò)程中可部分減少傳統電池的安全結構，整體結構更緊湊。

“若將全固態(tài)電池應用在電動(dòng)汽車(chē)上，可以在相同電池包尺寸和質(zhì)量的情況下儲存更多電能，大大提升電動(dòng)汽車(chē)的續航里程。理論上可以讓電動(dòng)汽車(chē)續航超過(guò)1000公里?！毕蛴钴幷J為，雖然目前全固態(tài)電池的規?；慨a(chǎn)還面臨技術(shù)和成本的挑戰，但長(cháng)遠來(lái)看，全固態(tài)電池有望成為破解電動(dòng)汽車(chē)“里程焦慮”的關(guān)鍵突破口之一。

第三問(wèn)：距離大規模推廣應用還有多遠？

“目前全固態(tài)電池的研發(fā)尚處于初期階段，而且其核心材料為固態(tài)電解質(zhì)，這一獨特屬性使其與鋰離子電池的現有制造工藝有較大區別?！毕蛴钴幐嬖V記者，要實(shí)現全固態(tài)電池的大規模推廣應用，還需要破解多項關(guān)鍵技術(shù)難題。

侴術(shù)雷也認為，全固態(tài)電池若想兼顧高能量密度和長(cháng)時(shí)循環(huán)，并實(shí)現大規模應用，面臨多項挑戰。

向宇軒分析，全固態(tài)電池中的高性能固態(tài)電解質(zhì)等核心材料，所用原料和工藝成本較高。例如，關(guān)鍵材料的制備和使用過(guò)程對空氣較為敏感，需要特殊設備和嚴格的環(huán)境控制。這需要在規?；偷统杀竞铣芍苽浼夹g(shù)上進(jìn)一步突破，因此全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展成熟仍需時(shí)日。

與此同時(shí)，全固態(tài)電池中正負極活性物質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)之間形成的是固-固界面，而充放電過(guò)程中活性物質(zhì)的體積變化將會(huì )對這種“剛性”界面接觸的穩定性帶來(lái)極大挑戰。侴術(shù)雷舉例說(shuō)，全固態(tài)電池采用硅碳負極后，會(huì )出現較大體積膨脹，產(chǎn)生界面之間的阻抗。在實(shí)驗條件下，需要很高的壓力才能實(shí)現電池正常工作。

“這需要研究人員從固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)等方面開(kāi)展深入的機理研究，以期早日突破固-固界面穩定性問(wèn)題?！毕蛴钴幷f(shuō)，攻克上述關(guān)鍵技術(shù)難題，需要在材料和設備等多領(lǐng)域實(shí)現協(xié)同創(chuàng )新突破，最終推動(dòng)全固態(tài)電池的生產(chǎn)和應用走向規?；?。（記者 劉園園）

關(guān)鍵詞： 電池 固態(tài) 電解質(zhì) 離子 負極