固態電池研發面臨多重技術考驗

當前，新能源產業發展勢頭強勁，固態電池與硅基負極技術作為其中的關鍵力量，正引領著行業不斷向前發展。在日前舉行的第五屆中國固態電池科技大會暨第四屆中國硅基負極材料技術大會上，專家表示，固態電池以其高能量密度、卓越的安全性與長循環壽命等優勢，成為全球各大科研機構與企業競相布局的戰略高地。硅基負極材料則憑借超高理論比容量的優勢，為提升電池性能開辟了全新路徑。兩項技術的協同發展，正在為電動汽車、電動飛機、智能機器人乃至“低空經濟”勾勒出無限可能。不過，其大規模商業化仍面臨技術成熟度、成本控制、工藝優化等多重考驗。

固態電池體系繁雜多樣

目前，固態電池技術路線呈現多元化發展格局，四種電解質技術路線憑借各自性能優勢并行推進。

回顧行業發展歷程，驥千里（蘇州）新能源有限公司總經理馬健表示，從實驗室的理論探索到工程化的技術驗證，再到產業化的逐步推進，每一次突破都凝聚著無數科研人員和從業者的心血與智慧。目前，包括東風汽車、廣汽埃安等在內的車企，已經在固態電池技術布局上取得顯著進展，部分車企的裝車應用更是標志著該項技術正快速走向市場。而在硅基負極材料領域，貝特瑞等企業不斷優化技術路線、推動產品迭代升級、驅動產能逐步擴大，推動整個產業向著更高水平邁進。

從目前的技術路線看，固態電池體系繁雜多樣。溧陽中科固能新能源科技有限公司董事長吳凡表示，目前，固態電池的主要技術路線包括氧化物、聚合物、硫化物和鹵化物四種。其中，氧化物具有最強的穩定性，適合多種電池體系；聚合物作為機械性能優良的介質，能夠提供良好的延展性；硫化物的離子傳導能力強；鹵化物在高電壓穩定性方面表現優異。

在固態電池發展過程中，硅基負極作為提升鋰離子電池能量密度的關鍵材料，能夠與固態電池的四種電解質技術路線相匹配，實現性能協同提升。但由于各技術路線特點不同，目前產業界在同步推進多條路線。

“雖然固態電池有多種技術路線，各有優缺點，但目前尚未有一種技術能夠完全滿足大規模產業化需求。不過，硫化物固態電解質因其獨有的技術優勢而備受業界關注，被視為最有望率先實現產業化的技術路徑之一。”國聯汽車動力電池研究院高級研究主管劉丙學表示。

硅基負極應用“如虎添翼”

硅基負極材料憑借超高理論比容量等優勢，正加速滲透消費電子、動力電池、低空經濟等領域，該材料的產業化進入“多點開花”階段。同時，沉積工藝穩定性等仍是規模化應用道路上有待解決的問題。

硅基負極材料因其高比容量、快充等優勢被視作理想的下一代負極材料。孚能科技（688567.SH）材料研發高級經理李紅生介紹，硅負極具有超高比容量、比石墨略高的脫嵌鋰電位，不易析鋰，安全性更高。硅基負極的容量是現有石墨負極的2至10倍，能量密度可提升至400Wh/kg以上。

正是基于這些顯著的技術優勢，硅基負極材料目前已在多個場景逐步開啟規模級應用。中信證券研報認為，在消費電池方面，各大手機廠商在推出的自家電池技術中大范圍采用硅碳負極，目前搭載硅碳負極的機型已經下降到一千元的價位；在動力電池方面，寧德時代等頭部電池廠商發布高能量密度電池；此外，在電動飛機、機器人等高性能需求場景中，硅碳負極電池技術亦具備廣闊應用前景。

李紅生進一步表示，硅負極是提升電池能量密度的關鍵材料，有望在高端電動汽車、電動飛機和機器人等領域得到規模化應用，助力我國“低空經濟”發展。目前，國內硅碳技術發展較快，產品性能的同質化比較嚴重，部分企業在多孔碳上進行設計，進一步開發低膨脹硅碳，但主要存在的問題是沉積工藝和生產批次穩定性有待進一步提高。

在產業化實踐中，李紅生表示，孚能科技開發的高能量密度動力電芯，具有優異的循環性能和安全性能，國外和國內眾多電動飛機企業均已評測，部分已定點生產。

馬健對《經濟參考報》記者表示，目前公司新型全固態電池技術已具備量產條件，正在洽談合建產線。該技術的應用場景基本覆蓋動力電池和3C消費電子領域，其中第二代工藝流程將面向無人機、機器人、飛行汽車等前沿應用領域。

規模化應用仍存挑戰

盡管固態電池和硅基負極材料均在技術層面展現出巨大潛力，應用前景值得期待。但是，與會專家同時指出，固態電池產業化仍面臨技術成熟度、成本控制、工藝優化等多重考驗。

馬健表示，固態電池和硅基負極技術在邁向大規模商業化應用的道路上仍面臨諸多挑戰，包括固態電解質離子電導率提升、界面穩定性優化、硅基材料體積膨脹控制以及成本降低等。

上海溥天同澤企業管理顧問中心總經理張新澤指出，成本問題仍是制約固態電池產業化的關鍵因素。當前，硫化物電解質成本居高不下。按照硫化鋰單價400萬元/噸進行測算，硫化物電解質的成本將達到140萬元/噸。但長期來看，固態電池材料成本將持續下降。

浙江星楷科技有限公司總經理黃璟強調，全固態電池不僅是結構和材料的創新，還需要工藝和設備方面的協同發力，目前仍有較多科學與工程方面的問題亟待解決。固體電解質作為全固態電池的核心材料，其性能提升、微納化處理和低成本化等方面仍面臨諸多挑戰。此外，電極體系的合理構建、粘結劑和溶劑的篩選以及適配集流體的選擇，同樣面臨挑戰。

“全固態電池工程化工藝尚不成熟。”劉丙學表示，滿足高比能全固態電池要求的電極工藝路線尚不明確，干法和濕法工藝各有其優缺點。目前，全固態電池一體化成型工藝尚不成熟，滿足批量化生產的工程裝備還有待進一步開發。

寧德時代（300750.SZ）技術顧問趙鵬程指出，界面問題是固態電池技術發展中最突出的瓶頸。固態電池在實際應用中面臨多重技術難題，包括界面接觸不良導致的阻抗增大、溫度變化引起的界面穩定性問題，以及電池在充放電過程中的體積變化對界面造成的機械應力等。這些問題不僅影響電池的電化學性能，還直接關系到電池的安全性和使用壽命。

在解決方案方面，趙鵬程表示，寧德時代的技術創新重點是在解決界面問題的同時控制成本，這直接關系到固態電池技術的商業化價值。公司通過綜合考慮材料特性、工藝優化和設備集成等多個維度，力求在技術先進性和經濟可行性之間找到最佳平衡點。