固态电池研发面临多重技术考验

当前，新能源产业发展势头强劲，固态电池与硅基负极技术作为其中的关键力量，正引领着行业不断向前发展。在日前举行的第五届中国固态电池科技大会暨第四届中国硅基负极材料技术大会上，专家表示，固态电池以其高能量密度、卓越的安全性与长循环寿命等优势，成为全球各大科研机构与企业竞相布局的战略高地。硅基负极材料则凭借超高理论比容量的优势，为提升电池性能开辟了全新路径。两项技术的协同发展，正在为电动汽车、电动飞机、智能机器人乃至“低空经济”勾勒出无限可能。不过，其大规模商业化仍面临技术成熟度、成本控制、工艺优化等多重考验。

固态电池体系繁杂多样

目前，固态电池技术路线呈现多元化发展格局，四种电解质技术路线凭借各自性能优势并行推进。

回顾行业发展历程，骥千里（苏州）新能源有限公司总经理马健表示，从实验室的理论探索到工程化的技术验证，再到产业化的逐步推进，每一次突破都凝聚着无数科研人员和从业者的心血与智慧。目前，包括东风汽车、广汽埃安等在内的车企，已经在固态电池技术布局上取得显著进展，部分车企的装车应用更是标志着该项技术正快速走向市场。而在硅基负极材料领域，贝特瑞等企业不断优化技术路线、推动产品迭代升级、驱动产能逐步扩大，推动整个产业向着更高水平迈进。

从目前的技术路线看，固态电池体系繁杂多样。溧阳中科固能新能源科技有限公司董事长吴凡表示，目前，固态电池的主要技术路线包括氧化物、聚合物、硫化物和卤化物四种。其中，氧化物具有最强的稳定性，适合多种电池体系；聚合物作为机械性能优良的介质，能够提供良好的延展性；硫化物的离子传导能力强；卤化物在高电压稳定性方面表现优异。

在固态电池发展过程中，硅基负极作为提升锂离子电池能量密度的关键材料，能够与固态电池的四种电解质技术路线相匹配，实现性能协同提升。但由于各技术路线特点不同，目前产业界在同步推进多条路线。

“虽然固态电池有多种技术路线，各有优缺点，但目前尚未有一种技术能够完全满足大规模产业化需求。不过，硫化物固态电解质因其独有的技术优势而备受业界关注，被视为最有望率先实现产业化的技术路径之一。”国联汽车动力电池研究院高级研究主管刘丙学表示。

硅基负极应用“如虎添翼”

硅基负极材料凭借超高理论比容量等优势，正加速渗透消费电子、动力电池、低空经济等领域，该材料的产业化进入“多点开花”阶段。同时，沉积工艺稳定性等仍是规模化应用道路上有待解决的问题。

硅基负极材料因其高比容量、快充等优势被视作理想的下一代负极材料。孚能科技（688567.SH）材料研发高级经理李红生介绍，硅负极具有超高比容量、比石墨略高的脱嵌锂电位，不易析锂，安全性更高。硅基负极的容量是现有石墨负极的2至10倍，能量密度可提升至400Wh/kg以上。

正是基于这些显著的技术优势，硅基负极材料目前已在多个场景逐步开启规模级应用。中信证券研报认为，在消费电池方面，各大手机厂商在推出的自家电池技术中大范围采用硅碳负极，目前搭载硅碳负极的机型已经下降到一千元的价位；在动力电池方面，宁德时代等头部电池厂商发布高能量密度电池；此外，在电动飞机、机器人等高性能需求场景中，硅碳负极电池技术亦具备广阔应用前景。

李红生进一步表示，硅负极是提升电池能量密度的关键材料，有望在高端电动汽车、电动飞机和机器人等领域得到规模化应用，助力我国“低空经济”发展。目前，国内硅碳技术发展较快，产品性能的同质化比较严重，部分企业在多孔碳上进行设计，进一步开发低膨胀硅碳，但主要存在的问题是沉积工艺和生产批次稳定性有待进一步提高。

在产业化实践中，李红生表示，孚能科技开发的高能量密度动力电芯，具有优异的循环性能和安全性能，国外和国内众多电动飞机企业均已评测，部分已定点生产。

马健对《经济参考报》记者表示，目前公司新型全固态电池技术已具备量产条件，正在洽谈合建产线。该技术的应用场景基本覆盖动力电池和3C消费电子领域，其中第二代工艺流程将面向无人机、机器人、飞行汽车等前沿应用领域。

规模化应用仍存挑战

尽管固态电池和硅基负极材料均在技术层面展现出巨大潜力，应用前景值得期待。但是，与会专家同时指出，固态电池产业化仍面临技术成熟度、成本控制、工艺优化等多重考验。

马健表示，固态电池和硅基负极技术在迈向大规模商业化应用的道路上仍面临诸多挑战，包括固态电解质离子电导率提升、界面稳定性优化、硅基材料体积膨胀控制以及成本降低等。

上海溥天同泽企业管理顾问中心总经理张新泽指出，成本问题仍是制约固态电池产业化的关键因素。当前，硫化物电解质成本居高不下。按照硫化锂单价400万元/吨进行测算，硫化物电解质的成本将达到140万元/吨。但长期来看，固态电池材料成本将持续下降。

浙江星楷科技有限公司总经理黄璟强调，全固态电池不仅是结构和材料的创新，还需要工艺和设备方面的协同发力，目前仍有较多科学与工程方面的问题亟待解决。固体电解质作为全固态电池的核心材料，其性能提升、微纳化处理和低成本化等方面仍面临诸多挑战。此外，电极体系的合理构建、粘结剂和溶剂的筛选以及适配集流体的选择，同样面临挑战。

“全固态电池工程化工艺尚不成熟。”刘丙学表示，满足高比能全固态电池要求的电极工艺路线尚不明确，干法和湿法工艺各有其优缺点。目前，全固态电池一体化成型工艺尚不成熟，满足批量化生产的工程装备还有待进一步开发。

宁德时代（300750.SZ）技术顾问赵鹏程指出，界面问题是固态电池技术发展中最突出的瓶颈。固态电池在实际应用中面临多重技术难题，包括界面接触不良导致的阻抗增大、温度变化引起的界面稳定性问题，以及电池在充放电过程中的体积变化对界面造成的机械应力等。这些问题不仅影响电池的电化学性能，还直接关系到电池的安全性和使用寿命。

在解决方案方面，赵鹏程表示，宁德时代的技术创新重点是在解决界面问题的同时控制成本，这直接关系到固态电池技术的商业化价值。公司通过综合考虑材料特性、工艺优化和设备集成等多个维度，力求在技术先进性和经济可行性之间找到最佳平衡点。