固態電池的瓶頸被攻破，或量產在即？

關於固態電池，近期各大官方媒體廣泛報導了兩項重要進展。

其一是中國科學院金屬研究所的研究人員發表於《先進材料》雜誌的論文——“Potential-gated polymer integrates reversible ion transport and storage for solid-state batteries”。

另一項則是由中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心的黃學傑研究員團隊，聯合華中科技大學張恆教授團隊及中國科學院寧波材料技術與工程研究所姚霞銀研究員團隊，共同開發出的一種陰離子調控技術。

這兩項技術均旨在解決固態電池中電解質與電極間接觸不良的問題。正如各大官媒所言，這兩項研究為固態電池介面阻抗大、離子傳輸效率低這一關鍵難題提供了新的解決方案。

固態電池一直被視為電動汽車技術的下一個重要突破口，被認為是新能源市場的顛覆性力量。確實，相較於當前的液態電池，固態電池在性能上具有全方位的優勢，幾乎無短板。這主要得益於其電解質的穩定性。

由於穩定性高、不易燃燒，固態電池消除了自燃風險，安全性大幅提升；因其穩定，可採用金屬鋰作為負極，使能量密度較現有石墨負極提高十倍；同樣因其穩定，副反應較少，使用壽命更長；並且對溫度的敏感度較低，工作溫域更廣，在-50℃至200℃之間均可穩定運行。

更重要的是，因為固態電池不需要設計防漏液，所以它的形狀可以更加多樣，可以更完美的切合電車平台的結構設計，把電車上原本用不到的地方都填補上，極大地提高了動力電池的體積能量密度。

總的來說，將電解質從液態轉變為固態，猶如為電池進行了一次“脫胎換骨”的升級。這不僅是對“更安全”或“續航更長”的簡單提升，而是從安全性、能量密度、使用壽命、環境適應性等多個維度實現的全面跨越，有望徹底破解當前鋰電池技術的諸多瓶頸。

因此，近年來各大主機廠對固態電池的追捧熱度不減，本田官方甚至直言：“改變純電動車遊戲規則的將是‘全固態電池’。”

然而，令人遺憾的是，固態電池的量產處理程序始終在“計畫”與“延遲”之間反覆徘徊。曾幾何時，有主機廠宣稱2016年即可實現小規模量產，但這一目標最終未能達成。根據各大車企的最新消息，預計到2026年，固態電池將正式投入生產線。

導致固態電池屢次跳票的一個關鍵原因在於固態電解質與電極的接觸問題。

液態電池由於電極完全浸潤在電解質中，因此不存在接觸不良的困擾。然而，固態電池需要將兩個固體緊密結合，即便加工再精密，也難免存在誤差，從而導致兩個固體接觸面出現縫隙。這些縫隙會顯著影響離子擴散速度和導電率，用專業術語來說，即介面阻抗較大，鋰離子傳輸受阻。

更為關鍵的是，在充放電過程中，電池內部會產生熱量，導致兩個固體間發生熱脹冷縮現象。正因如此，儘管固態電池在理論上擁有更長的壽命，但現實條件卻限制了其循環壽命的表現。

在最近報導的兩項新技術問世之前，各大主機廠普遍採用固液混合的方式來應對這一難題——即在電極和固態電解質之間仍使用液態電解質作為過渡，這就是目前已量產上車，甚至出現在十萬出頭純電車上的半固態電池。

然而，電子在兩極間往復運動，恰如河水川流不息，水流的快慢與大小並非取決於河流最寬處，而是取決於最狹窄的部位。因此，液態電解質的導電率直接決定了整塊電池的導電性能，這也註定了半固態電池的性能難以實現質的飛躍。

一個非常典型的例子就是MG4，採用半固態方案和磷酸鐵鋰電池方案在性能上毫無差別：530km的續航同樣需要53.9kWh的電池容量，官方0-50km/h的加速時間依舊為3秒，極速仍為160km/h，快充時間也仍是0.35小時從30%充電至80%。

儘管性能未見絲毫提升，但價格卻大幅上漲——在配置完全相同的情況下，MG4半固態方案的價格比磷酸鐵鋰方案高出6000元。

因此，要充分發揮固態電池的性能，必須徹底解決固態電池的介面接觸問題。令人意想不到的是，這一世紀難題竟被國內科研團隊一舉提出兩套解決方案。

中國科學院物理研究所的黃學傑團隊提出的方案是在電解質中引入碘離子。電池工作時，這些碘離子在電場作用下移動到電極介面，形成一層富碘介面，該介面會主動吸引鋰離子，自動填充所有縫隙和孔洞，使電極與電解質緊密貼合。

中國科學院金屬研究所的研究人員則在分子層面進行創新。電池充放電的原理是電子在正負極之間通過電解質遊走，因此電子實際上儲存在電極中，遊走在電解液之上，這類似於我們居住在房子裡，但通過車輛出行。要解決電池的固-固接觸問題，最直接的方式就是將車門和房門設計成一體。

他們在聚合物骨架中，通過共價鍵方式同時引入了電位調控的快離子傳輸通道與可逆離子儲存位點，實現了離子傳導與儲存功能的融合，從而改變了介面的存在形態。

儘管這些方案為固態電池的介面接觸問題提供了新的思路，但這並不意味著固態電池已經觸手可及。

黃學傑在接受第一財經採訪時指出，儘管在技術上攻克了固態電池的一大難題，產業界可能會迅速跟進，但要實現全固態電池的產業化，低壓力下高比容量正極的離子導電路徑保持依然是一個重大挑戰。

中國科學院金屬研究所的方案目前仍屬於“材料級”突破。從製備出幾克優異的實驗室樣品，到建立穩定、低成本、大規模的生產線，中間還需解決大量的工程化問題，尚有許多未知的挑戰等待著工程師和科學家去攻克。

換言之，這兩套方案目前仍處於實驗室階段，尚未有成熟的量產計畫。即便進入量產階段，從量產下線到裝車試驗，仍需漫長的探索。所以，許多主機廠宣稱2026年就能量產上車的固態電池，估計還是會跳票。

因現階段買電動車的小夥伴根本無需擔憂錯過固態電池的風口，不必擔心短期內會落後。

更何況，現在的液態鋰電池技術成熟可靠，足以滿足未來多年使用需求，性能之於普通家用車甚至有些過剩。現階段的購車決策應基於車輛實際性能與價值，無需為尚未落地的技術過度擔憂。

固態電池是未來的“曙光”，但遠非“明日之星”。 (DearAuto)