中國儲能網訊：2025年，固態(tài)電池正以前所未有的熱度成為全球新能源產業(yè)的焦點。
一方面，主流的液態(tài)鋰電池技術在能量密度和安全性上逐漸逼近理論中的天花板，更多的突破集中在材料壓實密度、電芯成組效率等工程領域；另一方面，從實驗室到產業(yè)界，有關固態(tài)電池的技術突破、樣品發(fā)布和量產時間表的消息近期接連不斷，在紛繁的概念和術語中吊起了資本市場和公眾的期待。
全固態(tài)電池（All-Solid-State Battery）是公認具有顛覆性優(yōu)勢的下一代電池技術，被業(yè)界視作解決電動汽車里程焦慮和安全焦慮的“終極方案”。
其能量密度有望突破600Wh/kg（瓦時每千克），是當前電池主流技術——液態(tài)鋰電池單體能量密度（200Wh/kg-300Wh/kg）的2倍以上；安全性也更高，能消除液態(tài)鋰電池電解質的熱失控風險。
然而，從科學理論到商業(yè)化量產的道路，遠比想象的艱難。固態(tài)電解質從材料的選型和穩(wěn)定性，到高企的開發(fā)成本和高難度的制造工藝，構成了橫亙在產業(yè)化之前的“死亡之谷”。
在當前固態(tài)電池的全球競賽中，中國企業(yè)與來自歐、美、日、韓等國的競爭對手幾乎站在同一起跑線上，均處于從科學驗證向工程驗證艱難爬坡的關鍵階段，尚無企業(yè)摸到規(guī)模商用的門檻。中國企業(yè)當中，從傳統(tǒng)電池企業(yè)國軒高科、欣旺達，到聚焦固態(tài)電池技術的企業(yè)清陶能源、衛(wèi)藍科技，乃至車企奇瑞、上汽，都在固態(tài)電池領域積極探索，在硫化物、氧化物和聚合物等不同技術路線上多點布局。
全固態(tài)電池在實驗室樣品階段已展示出顛覆性潛力。例如，欣旺達發(fā)布的樣品能量密度達400Wh/kg，奇瑞汽車展示的“犀牛S”電池模組的電芯能量密度高達600Wh/kg。還有多種停留在實驗階段的材料，能量密度突破700Wh/kg。
而目前市場上已小規(guī)模應用的產品，大多屬于“半固態(tài)電池”（業(yè)內也稱“固液電池”）的范疇，單體能量密度350Wh/kg左右。例如，上汽智己L6車型裝配的電池來自清陶能源，能量密度368Wh/kg，蔚來汽車的150KWh超長續(xù)航電池包的電芯來自衛(wèi)藍科技，能量密度360Wh/kg。
“全固態(tài)”與“半固態(tài)”在技術上有本質差異。全固態(tài)電池是在材料、工藝和性能上對現(xiàn)有技術的顛覆性創(chuàng)新。而固液電池是基于現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池體系的改良，它在材料體系、制造工藝和設備方面高度繼承了液態(tài)鋰電池產業(yè)鏈，本質仍未脫離液態(tài)鋰電池的范疇，性能提升也相對有限。
二者之間的技術跨度巨大，但有些市場主體在宣傳中往往模糊定義或者混用。行業(yè)協(xié)會、技術專家以及有關部門都有意厘清“固態(tài)”和“半固態(tài)”的區(qū)別，其中最主流的聲音是將“半固態(tài)電池”規(guī)范命名為“固液混合電解質鋰離子電池”，簡稱“固液電池”。此舉意在將這一類電池與真正的固態(tài)電池進行明確區(qū)分，避免借固態(tài)電池概念過度炒作。
規(guī)范命名也是為當前火熱的市場情緒降溫。今年以來，固態(tài)電池領域的技術突破、樣品發(fā)布和新進展披露接連不斷，將市場熱度推向新的高度。2025年10月，有關固態(tài)電池的重大新聞頻繁見諸報端。
密集的進展推高了市場對固態(tài)電池的關注度，互聯(lián)網金融服務機構東方財富發(fā)布的固態(tài)電池指數(shù)（BK0968），從2025年4月9日的低點1288點一路上漲到10月9日的高點2426點，在半年內幾乎翻倍。但當前市場在狂熱之余，普遍輕視了實驗成果與商業(yè)化之間的巨大鴻溝。
固態(tài)電池技術“進度條”
為了評價固態(tài)電池當前的發(fā)展水平，業(yè)內引入了美國國家航空航天局（NASA）在20世紀70年代開發(fā)的“技術就緒等級”（Technology Readiness Level,TRL），它是全球多個科技與工業(yè)組織評估各類技術成熟度的通用工具。它把一項技術從實驗室到量產過程的成熟度劃分為1到9個等級，分屬科學驗證、工程驗證和商業(yè)驗證三大階段。
按照這一分級標準，固態(tài)電池技術距離成熟量產還有不小差距。而近期科研界和市場中的各項進展，也可據此定位發(fā)展階段。
中國科學院研究團隊發(fā)表的兩項研究成果（TRL2-TRL3）都是基礎科學層面的重大突破，成果發(fā)表在頂級學術期刊上，證明了其科學原理。但目前這些突破只限于已驗證的科學概念，尚未被整合進電芯產品設計中。
美國Quantum Scape公司最新的QSE-5電芯樣品（TRL5-TRL6）在2025年三季度開始向其合作伙伴交付，用于裝車測試。在9月舉行的慕尼黑車展上，這一電芯樣品裝在一款摩托車上做了現(xiàn)場演示。完成原型電芯、在相關環(huán)境（摩托車和汽車）中測試、設計制造工藝和建設中試線等幾項都是TRL5-TRL6階段的主要任務。然而，這些都仍然停留在樣品階段，而非大規(guī)模生產的商品。
欣旺達發(fā)布的固態(tài)電池（TRL5-TRL6）能量密度達400Wh/kg，并計劃在2025年底前建成一條200MWh（兆瓦時）的中試生產線。和Quantum Scape類似，當前處在原型測試和中試線驗證階段。
奇瑞汽車的固態(tài)電池模組原型“犀牛S”（TRL4-TRL5）宣稱的能量密度可達600Wh/kg，并通過了多項極端安全測試，包括鉆孔、鋼針穿刺、50%的擠壓變形甚至浸水等，未發(fā)生熱失控現(xiàn)象。在受控實驗室環(huán)境中進行樣品驗證，是TRL4-TRL5的典型階段。而奇瑞計劃在2027年進行裝車測試，則是進入TRL6階段的標志。
國軒高科的“金石”固態(tài)電池（TRL7）200MWh的中試線已經貫通，并且良率穩(wěn)定在90%。搭載“金石”固態(tài)電池樣品的測試車已經完成超過1萬公里的行駛里程。中試線貫通和長距離實車路測是進入TRL7階段的標志。表明它已在實際運行環(huán)境中進行了成功的測試和數(shù)據收集，不是僅停留在中試線上的樣品。
不過需要指出的是，該電池沒有選擇金屬鋰負極這種能量密度最高、挑戰(zhàn)也更大的方案，而是采用“硫化物電解質+高鎳正極+硅負極”這一現(xiàn)階段量產挑戰(zhàn)較低的組合。最終電芯的能量密度為350Wh/kg，雖然比三元和磷酸鐵鋰電池進步明顯，但和固液電池相比并無優(yōu)勢。
當前全球范圍內尚未有一家公司的全固態(tài)電池進入商業(yè)驗證階段。各公司提出的時間表，如豐田的2027年-2028年、奇瑞的2027年，所說的都是進入TRL7/TRL8階段，即在真實環(huán)境中進行原型測試和系統(tǒng)驗證的時間點，而非完成TRL9，即實現(xiàn)全面商業(yè)化部署的時間。因此寧德時代、比亞迪等電池行業(yè)龍頭都對固態(tài)電池的高熱度保持謹慎，技術研發(fā)上持續(xù)加大投入，比如寧德時代的固態(tài)電池研發(fā)團隊已經超過千人，但在規(guī)模量產銷售的時間表上，都預期不會早于2030年。
液態(tài)鋰電池的“量產長征”
在評估固態(tài)電池的前景時，人們往往在與上一個具有里程碑意義的技術作對比，缺乏從“發(fā)明到商業(yè)化”過程的實際感知。回顧液態(tài)鋰電池的發(fā)展史，常被簡化為：20世紀七八十年代的諾貝爾獎級科學突破、索尼在1991年的成功量產，以及自2010年開始的電動車浪潮。
這種敘事方式忽略了液態(tài)鋰電池從實驗室發(fā)現(xiàn)到量產，再從量產到今天的這幾十年間，科學家和工程師為工程優(yōu)化和制造工藝革新付出的努力，以及整個電池產業(yè)鏈為降低成本付出的代價。
早期的鋰電池因制造工藝復雜、原材料昂貴，1991年量產時的價格一度高達7500美元/KWh（千瓦時）。在30多年后的今天，價格已下降到不足100美元/KWh，這個過程并非一蹴而就，而是保持大額投資、生產規(guī)模擴張、工藝控制持續(xù)優(yōu)化，以及材料利用率和生產良率不斷提升的結果。
安全性同樣經歷了漫長的進化。早期鋰電池存在嚴重的安全隱患，尤其是熱失控問題。整個行業(yè)花費了數(shù)十年，才逐步建立起完整的安全體系、嚴苛的測試協(xié)議和行業(yè)標準，得以在消費電子、汽車和儲能領域大規(guī)模應用。這是一個被動的、往往由重大安全事件驅動的進化過程，背后既有研究人員的努力，也有慘痛的代價。
與此同時，全球供應鏈還需要從零開始，構建電池級鋰、鈷、鎳、石墨和隔膜等關鍵材料，并且至今仍在面臨資源開采和地緣政治環(huán)境的多重挑戰(zhàn)。
液態(tài)鋰電池產業(yè)的發(fā)展歷程表明，對成本降低和可靠性提升影響最為深刻的階段，往往發(fā)生在首次商業(yè)化之后。固態(tài)電池的真實成本和性能，只有在經歷艱難的批量生產爬坡后才會顯露。
當前對固態(tài)電池的成本預測，也大多基于實驗室規(guī)模的工藝和理想化假設。然而從液態(tài)鋰電池的經驗看，真實世界的制造成本主要取決于良率、生產效率和設備折舊等因素——這些，對于當前固態(tài)電池的階段而言都仍是未知數(shù)。
已知與未知的挑戰(zhàn)
固態(tài)電池能否通過工程驗證和商業(yè)驗證，很大程度上取決于其核心材料——固態(tài)電解質的技術路線取得的突破。目前，行業(yè)普遍聚焦于三大主流技術路線，即硫化物、氧化物和聚合物，各自面臨著不同方向上的嚴峻挑戰(zhàn)。
硫化物路線的優(yōu)勢在于擁有最高的室溫離子電導率，與液態(tài)電解質相當。但挑戰(zhàn)也同樣巨大：它對空氣和水分極其敏感，遇濕反應生成劇毒硫化氫氣體，因此必須為制造過程提供濕度極低的干燥環(huán)境，同時成品電池的密封防水要求也更苛刻，成本高昂。與電極材料的界面反應活躍，需要開發(fā)復雜的界面技術控制反應過程。另外，關鍵原材料硫化鋰（Li2S）價格昂貴，供應鏈尚無配套。
氧化物路線的優(yōu)勢在于出色的熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性。挑戰(zhàn)主要是：材料本身質地堅硬且脆，難以被加工成大規(guī)模生產所需的超薄、無缺陷的電解質膜片。通常需要經過近1000攝氏度的高溫燒結，是個高耗能、高成本的過程，且難以與正極材料兼容。剛性的物理特性導致其與電極之間難以形成緊密接觸，產生很大的界面電阻，導致電池充放電性能差。
聚合物路線最顯著的優(yōu)勢是易于制造，能夠兼容部分現(xiàn)有生產工藝。挑戰(zhàn)在于性能上限低，即室溫下的離子電導率低，通常需要將電池加熱至60攝氏度以上才能正常工作。另外聚合物當前對高電壓正極兼容性差，因而能量密度提升空間有限。
除了這些已知的挑戰(zhàn)，液態(tài)鋰電池數(shù)十年的發(fā)展歷程表明，許多重大的工程挑戰(zhàn)不是靠事前分析可以預見的。諸如電極漿料的流變性控制、涂布的均勻性、電極的開裂問題、生產過程中的微粒污染控制，以及焊接可靠性等，這些問題只有在高速、大批量的連續(xù)生產中才會逐步顯現(xiàn)。解決這些問題需要巨大的資本投入和頂尖的工程技術。而在科學之外，商業(yè)驗證方面也充滿了不確定性——好產品卻不好賣，這在科技產業(yè)中并不罕見。
目前，固態(tài)電池的熱度主要集中在科學驗證層面（TRL1-TRL3），一系列的關鍵突破在實驗室層面逐步攻克正負極接觸界面、材料路線等科學問題，已有顯著成果。
而工程驗證（TRL4-TRL7）正開始起步，少數(shù)領先企業(yè)已經生產出原型樣品并規(guī)劃中試線，但這也是一項技術的商業(yè)化進程中最艱難、最漫長的階段，被稱為技術商業(yè)化過程中的“死亡之谷”，充滿了大量的工程難題和不確定性。
至于商業(yè)驗證（TRL8-TRL9），目前沒有一家公司的全固態(tài)電池進入到這個階段。成本、良率、可靠性和供應鏈等實現(xiàn)商業(yè)化所必需的條件仍遠未具備。
