我要投稿
全固态电池的电化学性能和安全性还未得到完全验证,因此还不能直接应用于电动汽车上。含有液态电解质的混合固液电解质锂离子电池,是当前快速进入市场的最佳选择。
蔚来汽车近期可谓赚足了公众的眼球。
(来源:微信公众号能源杂志;ID:energymagazine;作者:郭浩正)
新年伊始,蔚来汽车推出了该公司第四款电动车型ET7旗舰轿车,除了时尚的外观和强大的动力之外,最受公众关注的是该车型将搭载固态电池包,续航将长达1000公里。
消息一出,整个材料界和电池圈便炸了锅。二级市场反应更为极端,次日锂电池概念股票几乎全线暴跌,很多投资者认为,固态电池一旦商业化应用,当前的液态锂离子电池可能会被市场抛弃。固态电池真的这么神奇吗?目前固态电池技术是否已经到了商业化阶段?
近年来,固态电池受到了学术界和产业界的极大关注,诸多高校和科研院所都在布局固态电池关键材料等研究,同时一些公司也纷纷瞄准电动汽车发布固态电池产品路线,其中不乏像日本丰田等国际知名汽车企业。
业界普遍认为,全固态锂电池的能量密度可以达到现有锂离子电池的2~5倍,并有希望从本质上解决现有液态锂离子电池的安全性问题,因此是最具潜力的高能量密度电池技术。目前,研究人员和产业界正在朝着这一目标努力,如果这些得以实现,全固态锂电池必将颠覆现有锂离子电池技术。
事实真的如此吗?
液态电池的安全风险
在探讨固态电池前,需要先了解锂离子电池的工作原理。锂离子电池是一种可充电二次电池,主要通过锂离子在正极和负极之间的往复移动来工作。在充放电过程中,锂离子在两个电极之间往返脱出和嵌入:充电时,锂离子从正极材料内部脱出,经过电解质嵌入负极材料中;放电时则从负极材料内部脱出,经过电解质再次回到正极材料中。
电解质主要分为液态和固态电解质。目前使用的液态电解质锂离子电池,是由SONY公司于1991年率先实现商业化,并且广泛应用在3C电子产品、电动汽车和规模储能等领域。并且随着技术进步,电池性能得到不断提升。但是采用液态电解质的锂离子电池面临较大安全性问题,电动汽车起火爆炸等时有发生,严重威胁着用户的生命和财产安全。
究其原因,是由于随着电池充放电次数的增加,在液态电解质锂离子电池的电芯中,会发生一系列物理和化学变化,包括在电极材料表面电解质膜的持续生长而引起活性锂的减少和电解液持续损耗,正极材料过渡金属溶解导致可逆容量损失,电解液氧化分解以及电池热失控等,从而引发严重的安全事故。为克服这些缺点,研究人员提出采用理论上不易燃烧的固态电解质,发展全固态电池,从根本上解决电池的安全性问题。
全固态电池的发展与挑战
全固态锂电池,是一种使用固体电极和固态电解质材料,不含任何液体的锂电池,包括全固态锂离子电池和全固态锂金属电池,区别在于前者的负极不含金属锂,后者的负极为金属锂。全固态锂电池的发展,开始于20世纪50年代,要早于液态电解质锂离子电池。但是,早期的全固态锂金属电池的电化学性能、安全性和商业化生产方面一直无法满足实际应用要求,发展较为缓慢。
我国全固态电池的发展,离不开首位锂电池材料领域院士——中国科学院物理研究所陈立泉院士的巨大贡献。早在1987年,科技部第一个“863”计划就将固态锂电池列为重大专题,而陈立泉院士则是项目组总负责人,不仅完成了固态锂电池相关材料研究,而且也研发出电池充放电设备,并展示了由固态锂电池作为电源的收音机和录音机。2016年,以陈立泉院士为技术带头人,成立的北京卫蓝新能源科技有限公司,更是专注于下一代固态锂电池的研发与生产。
目前,公众对固态电池仍存在概念混淆和认识困惑,如本文提到的 “全固态”和“固态”说法。简而言之,锂电池根据电解质不同分为液态锂电池、混合固液锂电池和全固态锂电池三大类。液态锂电池,不含固态电解质,只有液态电解质的锂电池,包括液态锂离子电池和液态锂金属电池。混合固液锂电池,同时存在固态和液态电解质。全固态锂电池,由固体电极和固态电解质材料构成,不含有任何液态电解质。因此,固态锂电池,既包括混合固液锂电池,也包括全固态锂电池。
固态电解质是全固态电池的关键核心材料,在很大程度上决定着电池的能量和功率密度、循环稳定性、安全性能和使用寿命等。因此,固态电解质材料需满足相对较高的室温离子电导率,较宽的电化学窗口,与固体电极材料良好的相容性,热稳定性好和机械性能优良,以及原料成本较低和合成方法简单等。目前常见的固态电解质可分为聚合物类电解质、氧化物类和硫化物类无机物固态电解质。
此外,采用固态电解质后,全固态锂电池内部将出现电极材料与固态电解质的固固界面接触,与液体电解质不同,固固之间无法实现润湿性,由此产生的界面接触电阻会严重影响内部离子传输,使得全固态锂电池内阻增大、电池循环和快速充放电性能变差等。为解决全固态电池内部的界面接触难题,同时充分利用现有液态锂离子电池的生产工艺和设备,降低制造成本,目前固态电池技术路线为优先发展混合固液锂电池,逐步降低液态电解质的含量,最后实现全固态锂电池。
安全性与能量密度待验证
发展全固态锂电池最重要的推动力是提高电池的安全性和能量密度,而电池安全性是第一位的。电池安全性的核心问题是防止电芯中的物质发生热失控,特别是在电池受到针刺、挤压或者处于高温环境下工作时会导致电芯发生热失控反应。
全固态锂电池能否真的实现电池的本质安全,目前已有数据还不充分,还需要更多更深入的研究,而且采用不同固态电解质的全固态锂电池的安全性也会有显著差异。到目前为止,还不能简单的认为在全寿命周期中全固态锂电池(包括锂金属电池)的安全性肯定会优于液态电解质锂离子电池。
对于全固态锂电池的能量密度,大多宣称是液态电解质锂离子电池能量密度的2~5倍,实际情况是否如此,需经过科学计算与分析。基于现有液态电解质锂离子电池体系,假设同体积的液态电解质被固态电解质取代,除聚氧化乙烯(PEO)基聚合物电解质外,采用无机固态电解质的电池电芯能量密度均低于液态电解质。而PEO基电解质由于电化学稳定窗口的限制,目前大多与磷酸铁锂正极匹配,如果匹配高电压钴酸锂和三元正极材料等需要进行表界面处理,而且能量密度也达不到采用同样正极材料的液态电解质锂离子电池的2倍。
此外,由于固态电解质材料大多以粉体颗粒或薄膜的形式存在于正极中,不可压缩,因此固态电解质实际上会在正极中占据更多的重量和体积,这样会进一步降低全固态锂电池电芯的质量及体积能量密度,达不到宣称的几倍于液态锂离子电池的能量密度。
采用固态电解质和锂金属负极构造的全固态锂金属电池,除了可以部分解决锂金属负极在液态电解质中出现的锂枝晶穿刺隔膜、高温下与液态电解质发生持续副反应和界面结构不稳定等问题,还可以显著提升电池的能量密度。如果采用PEO基聚合物电解质、金属锂箔负极和磷酸铁锂正极,软包电芯的能量密度可以达到~260 Wh/kg。而采用硫化物固态电解质,锂金属负极和三元高镍正极(NCM811、NCA)及4.4 V以上钴酸锂的全固态锂电池电芯的质量能量密度均有可能达到400 Wh/kg;进一步采用可逆容量达到300 mAh/g的富锂锰基正极材料的锂电池电芯的质量能量密度甚至高于460 Wh/kg,也仅仅是现有锂离子电池电芯能量密度的1.5倍,但这种电池体系已经超出现有成熟的技术水平,无法实现规模化制备。所以要实现5倍于液态电解质锂离子电池的能量密度,必然要对全固态锂电池进行原理和技术上的革新,需要花费的时间就更长。
此外,由于锂金属负极在使用过程中的体积变化、电流密度分布不均和熔点较低等,即使采用全固态电解质,也很难实现具有高安全和稳定循环的高能量密度电池以满足实际应用需求,因此采用锂金属负极的全固态锂电池的实用化仍任重道远。
因此,从整个电池系统的角度考虑,对于采用同样正负极材料的体系,短期内全固态锂电池的能量密度也只能略高于液态电解质锂离子电池,离宣称的数值还有很大的差距。另外,单独追求电芯的能量密度并没有实际意义,只有整体电池系统满足了实际应用所需要的各项技术指标,且达到了预期的安全性,全固态锂电池才能真正实现应用。
全固态电池还不能直接应用于电动汽车
目前为止,全固态电池的电化学性能和安全性等还未得到完全验证,并且与之配套的正负极和电解质等关键材料体系、电池电芯设计与电池系统集成的制造装备等还不健全,现阶段全固态锂电池还没有完备的产业链,技术上也不够成熟,全固态锂电池在短期内是不可能实现商业化的,更不可能直接用在电动汽车上。
因此,采用含有液态电解质的混合固液电解质锂电池,结合现有液态电解质锂离子电池技术体系作为过渡,逐步减少液态电解质用量,提高电池安全性和能量密度,是快速进入市场的最佳选择。尽管如此,混合固液电解质锂电池仍然面临着很多技术挑战,还需要科研机构、企业和资本方的密切配合,不断推动技术进步,我们希望并相信在不久的将来,可以实现高安全性和高能量密度且价格能被消费者接受的全固态电池的实用化。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,7月28日,甘肃金昌市人民政府印发《金昌市国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要的通知》,《通知》提到,立足新能源和新能源电池产业基础,加快发展新型储能、氢能等未来能源。推
硫化物全固态电池因具有高能量密度和优异安全性,被视为下一代动力电池的重要发展方向。然而,在高倍率充放电过程中,负极电子传输缓慢、锂离子扩散受限、固—固界面持续退化以及枝晶生长等问题相互耦
工业园区是国民经济的压舱石,同时也是能源消耗和碳排放的集中地。零碳园区建设既是园区减污降碳、发展新质生产力、实现高质量发展的内在要求,也有助于提升园区品牌,帮助企业提升产品绿色竞争力。园
北极星储能网讯:近日,天赐材料互动平台回答投资者提问时表示,公司已具备钠离子电池电解液及关键材料生产能力,并已供货宁德时代等客户,但钠离子电池电解液的需求正处于起步阶段,请注意投资风险。
7月24日,东风公司董事长、党委书记杨青,东风公司总经理、党委副书记冯长军在公司总部分别会见来访的欣旺达集团创始人王明旺,围绕合资基地提质扩能、动力电池稳定保供、前沿电池技术联合研发、海内外
北极星储能网讯:据企查查显示,7月21日,江苏宜锂科技有限责任公司(简称:宜锂科技)完成A轮融资,投资机构包括宜兴环科园产发股权投资合伙企业(有限合伙)、江苏远航精密合金科技股份有限公司、浙江
7月25日,乌海市海南区人民政府办公室印发《开发区产业优先发展目录》的通知。发展目录包含煤焦化工、氯碱化工、精细化工、新材料、固态电池及新能源、氢能源和资源综合利用与绿色低碳七大领域。资源综
7月24日,赵县中达储能科技(赵县)有限公司发布200MW/800MWh(半固态磷酸铁锂+全钒液流)独立储能站试点项目工程总承包(EPC)招标公告。该项目位于河北省石家庄市赵县北王里镇永兴庄村村东,占地70.01亩,属
根据CNESADataLink全球储能数据库的不完全统计,2026年6月份共发布储能相关政策36项,其中国家层面发布6项,地方层面山西、陕西、辽宁、浙江、江西等14个地区发布产业相关政策。从重要程度来看,非常重要类28项
北极星储能网讯:近日,由北京卫蓝新能源科技股份有限公司、广东省星汉能源科技有限公司、陕西建晟泰本投资有限公司共同投资建设的3GWh固态电池包智能制造及电动重卡物流产业园项目在甘肃省庆阳市西峰工
北极星储能网获悉,7月24日,豪鹏科技披露,储能方面,公司产能利用率处于满产状态,下游需求旺盛,在手订单充足。关于国家明确自2026年9月1日起,分步调整部分电池产品消费税,豪鹏科技表示,公司对此已
北极星储能网获悉,7月28日,甘肃金昌市人民政府印发《金昌市国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要的通知》,《通知》提到,立足新能源和新能源电池产业基础,加快发展新型储能、氢能等未来能源。推
北极星储能网讯:近日,泸州市生态环境局发布关于2026年7月22日拟做出的年产30万吨锂电池负极材料一体化建设项目环境影响评价文件审批意见的公示。根据建设项目环境影响评价审批程序的有关规定,经审查,2
硅基负极正在迎来一轮不同于以往的资本升温。7月20日,孚日股份公告,拟以3.996亿元收购博赛利斯(南京)78.80%股权。交易完成后,博赛利斯将成为孚日股份控股子公司并纳入合并报表。今年以来,兰溪致德完
近日,中国财政部、海关总署、税务总局发布《关于调整部分电池消费税政策的公告》,其中确定,自2026年9月1日起,对无汞原电池、金属氢化物镍蓄电池(又称氢镍蓄电池或镍氢蓄电池)、锂原电池、锂离子蓄
近日,甘肃省统计局发布“2026年上半年甘肃省经济运行情况”。2026上半年,甘肃省省地区生产总值6959.1亿元,同比增长4.9%。分产业看,第一产业增加值450.2亿元,同比增长5.9%;第二产业增加值2500.9亿元,增长5.3%
7月17日,国家财政部、海关总署、税务总局联合推出一份重磅文件——《关于调整部分电池消费税政策的公告》(2026年第20号):自今年9月1日起,对锂离子蓄电池、锂原电池等开始征收消费税。消息一出,电池
7月20日,国家能源局公开发布《关于深入推进农村能源革命开展村镇微能网建设试点工作的通知》(国能综通新能〔2026〕75号),提出到2028年底建成一批村镇微能网试点,2030年底成熟模式在农村地区有效实践。
一辆纯电汽车搭载价值10万元的动力电池包。进入4%消费税阶段后,按照不含增值税销售额粗略计算,这块电池对应的消费税约为4000元。消费者不会在购车发票上看到一栏“电池消费税”,但产业链必须消化这笔
近日,为充分发挥浙江海洋资源优势,高质量建设海洋强省,浙江省政府办公厅印发《浙江省“十五五”海洋经济发展规划》(浙政办发〔2026〕19号)。规划期限为2026—2030年,展望至2035年。海洋碳汇市场方面,
7月15日,国务院新闻办公室举行发布会,介绍2026年上半年国民经济运行情况。其中提及,上半年,全国规模以上工业增加值同比增长5.4%。受新能源汽车和储能需求增加影响,锂离子电池产量同比增长39.3%。上半年
7月15日,广州鹏辉能源科技股份有限公司发布2026年半年度业绩预告。公告显示,2026年1月1日至6月30日,鹏辉能源预计归属于上市公司股东的净利润为8亿元至8.66亿元,上年同期为亏损8822.67万元,实现扭亏为盈。扣
2026年7月21日,2026年《财富》中国500强排行榜正式发布。在500家上榜企业中,储能全产业链相关的企业共103家,形成了从上游原材料到下游终端应用的完整产业生态。储能电池企业中,比亚迪、宁德时代、欣旺达
你知道"喜羊羊与灰太狼"是谁做的吗?奥飞娱乐,蔡东青,1997年创业,靠塑料玩具起家,搞出了中国最成功的动漫IP矩阵,2009年上市,人称“动漫玩具第一股”。这人在2016年干了一件让所有人都没想到的事——跑
财富中文网于北京时间7月21日发布了2026年《财富》中国500强排行榜,国家电网有限公司以5,553.7亿美元的营收位居榜首,中国石油和中国石化分列榜单第二位和第三位。国家电网连续四年位居榜首。随着新能源成
7月10日,走进中共德宏州委党校——“零碳党校”,只见屋顶与车棚上一排排深蓝色的光伏板正源源不断将太阳能转化为绿色电能。日前,全国边疆地区首家“零碳示范项目”——中共德宏州委党校——“零碳党
北极星储能网讯:近日,持续强降雨叠加台风影响,广西多地遭遇历史罕见洪涝灾害,大面积停电、物资短缺成为灾区面临的紧迫难题。危急时刻,储能行业力量快速集结,从应急电力支撑到生活物资保障,储能
资源小市,产业大市,这种反差既是常州的发展底色,也是其能源转型的现实起点。2025年,常州实现地区生产总值11158.7亿元,工业用电量占全社会用电量比重位居江苏前列。而与此同时,常州一次能源对外依存
据北极星氢能网不完全统计,2026年上半年,国内氢能领域共发生超25起股权融资及战略投资事件,涉及制氢装备、燃料电池、液氢系统、氢内燃机、核心材料、氢能运输机器人等多个细分赛道。其中,既有中科清
近日,空间推进技术及精密流体控制系统供应商瀚氢动力正式宣布完成数千万元人民币A++轮融资。本轮由合肥产投集团旗下创新投资与产投资本、庐阳科创集团联合投资,所融资金将重点加快商业航天推进系统研
北极星储能网讯:近日,工信部、商务部、海关总署、市场监管总局四部门联合公告2025年度中国乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分情况。2025年度,中国境内108家乘用车企业共生产/进口乘用车2462.9万辆
7月1日,《电动汽车安全要求》(GB18384—2025)和《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(GB38031—2025)正式实施。相比旧版标准,新国标最大的变化在于,动力电池安全评价从“热失控后5分钟预警、留出逃生时间”
北极星储能网获悉,6月9日,江苏华友能源科技有限公司的动力电池综合利用和能源服务总部及产业化项目一期投产。该工厂位于江苏南京江宁开发区,规划5GWh的动力电池综合利用产能,并将承担华友能源研发中
解锁点赞,关注功能,轻松查看历史浏览记录
未注册的手机号验证后自动登录
| 姓名: | |
| 性别: | |
| 出生日期: | |
| 邮箱: | |
| 所在地区: | |
| 行业类别: | |
| 工作经验: | |
| 学历: | |
| 公司名称: | |
| 任职岗位: |

我们将会第一时间为您推送相关内容!
扫码下载APP
扫码关注公众号