固态电池会带来新能源车的革命吗

近年来，新能源汽车产业发展迅猛，成为了汽车行业转型升级的重要方向。数据显示，2024 年我国新能源汽车产销量突破 1000 万辆，产销量连续多年全球第一，已成为全球最大市场。中国已经由昔日的燃油汽车市场领导者转变为如今的新能源汽车市场领跑者，新能源取代燃油似乎已成定局。

然而，新能源汽车在快速发展的同时，也面临着诸多困境。其中，续航里程焦虑、安全隐患以及高昂的成本，成为了制约新能源汽车进一步普及的关键因素。

续航方面，尽管新能源汽车的续航里程在不断提升，但与传统燃油车相比仍有差距。并且，实际续航里程还会受到多种因素的影响，如驾驶习惯、路况、天气等。像在冬季低温环境下，电池性能会大幅下降，续航里程可能会缩水 30% - 50%。这就导致许多车主在长途出行时，常常会陷入 “里程焦虑”，担心电量不足而无法到达目的地 。

在安全问题上，新能源汽车也备受关注。新能源车的自燃事件屡见不鲜，仅 2024 年 1 到 4 月份，就有 102 辆新能源汽车自燃（这还只是有报警记录的，不包含没有报警记录的和 4S 店被动燃烧的新能源汽车在内）。8 月 19 日上午 8 点 50 分左右，贵州凯里凯运大道一辆新能源汽车在路口爆炸并自燃，现场浓烟滚滚车辆被烧成骨架。同日，广东惠州一小区地下停车场内，一辆二手新能源汽车电池热失控引发火灾，导致三台汽车和多辆电动自行车被烧毁。新能源汽车的自燃，不仅对车主的生命财产安全构成了威胁，也严重影响了消费者对新能源汽车的信心。

至于成本，新能源汽车的制造成本普遍较高，尤其是电池成本，占据了整车成本的较大比例。这使得新能源汽车的售价相对较高，超出了许多消费者的预算。并且，电池的使用寿命有限，更换电池的成本也让不少消费者望而却步 。

这些问题的存在，严重制约了新能源汽车的发展。而固态电池的出现，让人们看到了打破这些困境的希望，那么，固态电池究竟能否带来新能源车的革命呢？

在探究固态电池能否为新能源车带来革命之前，我们先来了解一下固态电池究竟是什么。

固态电池，从名字就能看出它与传统电池的不同，它是一种使用固体电极和固体电解质的电池 。与目前广泛应用在新能源汽车上的锂离子电池相比，二者最大的差异就在于电解质。锂离子电池使用的是液态电解质，而固态电池采用的是固态电解质，其材料通常包括氧化物、硫化物和聚合物等。

从工作原理来讲，固态电池其实和传统的锂离子电池类似，都是依靠锂离子在正极和负极之间的移动来实现充放电。充电时，锂离子从正极脱嵌，通过固态电解质迁移到负极并嵌入其中；放电时，锂离子则从负极脱嵌，再穿过固态电解质回到正极 。虽说原理相似，但固态电解质的存在，让固态电池在性能上展现出诸多独特之处。

在技术发展现状方面，固态电池的研发已经取得了一系列成果。2024 年 4 月，重庆太蓝新能源公司成功研发并制造出全球首款符合车规标准的全固态锂金属电池，单体容量达到 120Ah，能量密度高达 720Wh/Kg，刷新了体积型锂电池在单体容量和能量密度方面的全球纪录。2024 年 10 月，北京纯锂新能源科技公司投资建设的中国首条全固态锂电池量产线正式投产。众多车企也纷纷布局固态电池领域，如上汽集团计划 2026 年全固态电池量产上车，宝马计划 2026 年实现固态电池突破性进展并随后实现量产，丰田计划 2027 年实现全固态电池装车 。

不过，固态电池技术目前仍处于发展阶段，还面临一些挑战。像是固体电解质的离子电导率相对较低，这会影响电池的充放电性能；固态电池的制造工艺复杂，导致成本居高不下，这些问题都有待进一步解决 。

固态电池在能量密度方面具有显著优势。这主要得益于它可以采用锂金属作为负极材料，锂金属的理论比容量高达 3860mAh/g，是传统石墨负极材料（理论比容量约为 340 - 370mAh/g）的 10 倍之多 。同时，固态电解质具有更高的离子传导效率，能够使电池在单位体积或单位质量内存储更多的电能。

目前，传统锂离子电池的能量密度一般在 200 - 300Wh/kg，而固态电池的能量密度则可以轻松突破 400Wh/kg，甚至更高。重庆太蓝新能源公司研发制造的全固态锂金属电池，能量密度就高达 720Wh/Kg。奔驰与美国公司 Factorial Energy 合作研发的 Solstice 全固态电池，具备 450 Wh/kg 的 “突破性” 能量密度，预计将使电动汽车的续航相比现有的锂离子电池提高 80% 。

更高的能量密度，直接带来的就是续航里程的大幅提升。如果新能源汽车搭载上固态电池，续航轻松就能超过 1000 公里，甚至有望突破 2000 公里，这将大大缓解车主们的续航焦虑，让新能源汽车在长途出行方面更具竞争力 。

安全性，一直是新能源汽车用户最为关注的问题之一，而固态电池在这方面有着天然的优势。传统锂离子电池使用的液态电解质，大多是易燃的有机溶液，一旦电池发生碰撞、过热、过充或者短路等情况，液态电解质就很容易泄漏，进而引发起火甚至爆炸等严重事故 。

固态电池则不同，它采用的是固态电解质，这种电解质具有不易燃、不挥发、无腐蚀的特性，从根本上杜绝了电解液泄漏的风险，大大降低了电池热失控的概率。即便在受到剧烈撞击、挤压或者高温等极端条件下，固态电池依然能保持较好的稳定性。在一些实验中，对固态电池进行穿刺、过充等极限测试，它都没有出现起火、爆炸等危险情况，展现出了远超传统电池的安全性能 。这使得新能源汽车在使用固态电池后，安全性得到了质的提升，让消费者能够更加放心地使用。

在循环寿命和稳定性上，固态电池也有着出色的表现。在充放电过程中，固态电解质的化学稳定性和机械强度都比较高，能够有效减少电池的降解，从而延长电池的使用寿命 。

一般来说，传统锂离子电池的充放电循环次数在 1000 - 2000 次左右，而固态电池的循环次数可以达到 3000 次以上。南都电源研制的 20Ah 全固态电池，基于超高镍三元正极和限域生长的硅碳负极体系，能量密度可达 350Wh/kg，循环寿命达到了 2000 次，完全充放电 500 次后，容量保持 93.4%，2000 次后，容量保持率大于 80% 。更长的循环寿命，不仅意味着更低的使用成本，对于大规模应用的储能系统和电动汽车来说，还减少了电池更换的频率，提高了设备的整体性价比，也更加环保 。

尽管固态电池在理论和实验层面展现出诸多优势，可在实际应用中，仍面临着一系列技术难题。

在众多技术难题中，固态电解质与电极材料的界面接触问题最为突出。由于固态电解质和电极均为干性固体，无法像液态电解液那样渗透到电极孔隙中形成紧密接触，这就导致界面接触面积不足，存在微观缝隙，使得锂离子传输路径受阻，界面电阻大幅增加 。而且，固态电解质与电极之间还可能发生副反应，如电化学腐蚀高电压正极材料，硫化物电解质可能被氧化生成绝缘层，还可能出现界面钝化反应，反应产物积累会导致离子传输效率持续下降。这些界面问题严重影响了电池的充放电性能和整体效率，也缩短了电池的循环寿命。

除了界面接触问题，固态电解质本身的离子电导率也是一大挑战。固态电解质的离子电导率通常比液态电解质低 1 - 2 个数量级，这使得电池内阻增加，充放电速度变慢，严重影响了快充性能。以目前常见的固态电解质材料来说，氧化物电解质如 Li7La3Zr2O12（LLZO）虽具有较高的离子导电性和化学稳定性，但其离子导电性受限于高温条件；硫化物电解质如 Li2SP2S5 体系显示出优异的离子导电性，但其空气敏感性和热稳定性较差；聚合物电解质则具有较好的柔韧性和加工性，但其离子导电性相对较低 。为了提高离子电导率，科研人员需要不断探索新的材料和制备方法，在众多的材料体系中筛选出最适合的，通过精确控制材料的成分和结构，优化制备工艺参数，来尽可能提升其离子传导能力。

另外，锂枝晶问题也是固态电池技术的一大难关。在电池充电时，锂金属负极容易形成锂枝晶，这些锂枝晶就像一根根尖锐的针，会在负极表面逐渐生长。即使使用固态电解质，高机械强度的材料也难以完全阻止其生长，当锂枝晶生长到一定程度，就可能刺穿电解质层，引发短路，导致电池失效甚至起火燃烧等安全事故 。

成本，是阻碍固态电池大规模应用的又一关键因素。

从原材料方面来看，固态电池的部分原材料成本高昂。例如，一些高性能的固态电解质材料，像含有特殊元素（如锗等）的硫化物电解质，由于这些元素本身储量有限，开采和提炼难度大，导致其成本居高不下 。而且，目前固态电池部分原材料还未实现量产，市场供应不足，进一步推高了价格。以采用石墨负极的硫化物固态电池为例，其材料成本最高可达 137.9 美元 /kWh，远高于传统锂电池的 93.2 美元 /kWh 。尽管采用锂负极可大幅降低固态电池成本，但锂金属的制备和使用也存在一定的技术门槛和成本问题。

在制造工艺上，固态电池的生产工艺复杂，对设备和技术要求极高，这也使得其制造成本大幅增加。传统的锂离子电池生产线无法直接用于固态电池的生产，企业必须新建专门的生产线，这不仅意味着要投入大量的资金用于购买先进的生产设备，还需要深厚的技术积累来确保生产线的稳定运行和产品质量 。新建生产线涉及到众多复杂的技术环节，从原材料的精确输送、混合，到电池的组装、测试等，每一个环节都需要高度精准的控制和先进的技术支持。并且，固态电池制造还增加了干法混合、干法涂布等复杂环节，涉及化学气相沉积、物理气相沉积等多种新型工艺，这些都增加了生产的难度和成本 。

据相关数据显示，现阶段固态电解质材料生产成本是液态电解质的 4 - 25 倍，且设备成本也较高，如果采用干法工艺，2/3 的现有设备都需更换 。如此高昂的成本，使得固态电池在市场上的价格缺乏竞争力，难以被广大消费者所接受，从而限制了其大规模应用。

当前，固态电池的产业配套尚不完善，这在很大程度上制约了其商业化进程。

在原材料供应环节，由于固态电池是新兴技术，其所需的一些特殊原材料的供应链还不够成熟。部分原材料的生产企业数量有限，产能不足，无法满足未来大规模生产的需求。而且，原材料的质量稳定性也有待提高，不同批次的原材料可能存在性能差异，这会影响到电池的一致性和稳定性 。

在电池生产设备方面，目前适用于固态电池生产的专用设备还不够完善，设备的性能和可靠性需要进一步提升。并且，设备的价格昂贵，增加了企业的生产成本。同时，固态电池的生产工艺还没有形成统一的标准，不同企业的生产工艺存在差异，这也不利于产业的规模化发展和质量管控 。

从产业链的上下游协同来看，固态电池产业链上的企业之间合作还不够紧密，缺乏有效的沟通和协同机制。上游原材料供应商、中游电池制造商和下游应用企业之间，在技术研发、产品标准制定、市场推广等方面，还存在一定的脱节现象，无法形成合力，共同推动固态电池产业的发展 。

面对固态电池这片充满潜力的 “蓝海”，全球各大车企纷纷提前布局，加快研发进程，制定量产计划，一场围绕固态电池的技术竞赛已然拉开帷幕。

丰田作为汽车行业的巨头，在固态电池领域的研发上投入巨大。早在 2017 年，丰田就展示了其固态电池技术，并计划在 2026 - 2027 年实现量产。丰田研发的高性能固态电池已获得日本经济产业省的认定，其固态电池充电速度极快，充电 10 分钟可提供 1000km 的续航，满电状态下综合续航有望超过 1200km 。到 2030 年后，丰田固态电池的年产量目标是达到 9GWh 。

本田也不甘落后，2024 年 11 月展示了固态电池生产线，并计划于 2025 年 1 月开始试生产纯电动汽车所用的全固态电池。本田称，与目前量产的电池相比，该固态电池的续航里程将增加至 2 倍，同时电池成本也将减少 25% 。

宝马与 Solid Power 合作，致力于开发适用于未来电动汽车的固态电池技术。有消息称宝马的原型车可能早在 2024 年就已经使用了固态电池技术，虽官方尚未公开展示，但宝马计划在 2026 年实现固态电池的突破性进展，并随后实现量产 。

国内车企同样积极布局。上汽集团宣布全新一代固态电池计划于 2026 年实现量产，能量密度超过 400wh/kg、体积能量密度超过 820wh/L、电池容量能够超过 75Ah 。其首条全固态电池生产线预计 2025 年底完工，初期产能规划为 0.5GWh 。长安汽车计划 2026 年实现固态电池装车验证，2027 年推进全固态电池逐步量产，能量密度达 400Wh/kg 。广汽集团已成功打通全固态电池的全流程制造工艺，预计该产品将于 2026 年正式装车，并搭载于昊铂车型上 。

车企们如此积极布局固态电池，背后的原因不言而喻。一方面，固态电池的诸多优势，如高能量密度、长续航、高安全性等，与消费者对新能源汽车的期望高度契合。谁能率先将固态电池技术应用到量产车型上，谁就能在市场竞争中占据先机，吸引更多消费者，提升品牌竞争力 。另一方面，随着全球对环保和节能减排的要求日益严格，新能源汽车已成为汽车行业发展的必然趋势。固态电池作为一种更先进的电池技术，有助于车企满足未来的法规要求，推动行业的可持续发展 。

消费者对搭载固态电池车型的期待值也非常高。在各大汽车论坛和社交媒体上，关于固态电池汽车的讨论热度持续攀升，消费者们纷纷表达了对更长续航、更高安全性新能源汽车的渴望。如果固态电池汽车能够成功量产并上市，无疑将在市场上掀起一股新的购车热潮 。

固态电池凭借其高能量密度、高安全性、长循环寿命等显著优势，无疑为新能源汽车的发展带来了新的曙光，成为众多车企和科研人员眼中打破行业发展瓶颈的关键技术。

不过，我们也必须清醒地认识到，固态电池目前仍面临着一系列严峻的挑战。技术层面，固态电解质与电极材料的界面接触问题、离子电导率较低以及锂枝晶等难题，严重制约了固态电池的性能和应用；成本方面，原材料成本高昂和复杂的制造工艺，使得固态电池的价格居高不下，难以大规模推广应用；产业配套上，不完善的供应链和缺乏协同的产业链，也在一定程度上阻碍了固态电池的商业化进程 。

但这些挑战并不能阻挡固态电池前进的步伐。随着科研投入的不断加大和技术的持续创新，相信在不久的将来，这些难题都将逐步得到解决。众多车企积极布局固态电池领域，也为其发展注入了强大的动力。未来，固态电池一旦实现技术突破和成本降低，大规模应用于新能源汽车，必将带来一场深刻的行业变革。新能源汽车的续航里程将大幅提升，安全性将得到质的飞跃，成本也将进一步降低，这将加速新能源汽车对传统燃油汽车的替代进程，推动整个汽车产业朝着更加绿色、智能、高效的方向发展 。

固态电池虽尚未成为新能源汽车的主流动力源，但已展现出巨大的潜力和发展前景。我们有理由期待，在技术创新和产业协同的共同推动下，固态电池能够引领新能源汽车行业走向新的辉煌。作为消费者和行业观察者，我们不妨持续关注固态电池的技术发展动态，共同见证新能源汽车行业的这场变革 。