从奔驰搭载固态电池的电动汽车悄然驶上公路,到广汽埃安AI模型加速全固态电池技术的开发,再到硫化物电解质成本直降九成——这场关乎能源革命主导权的战役,正以远超预期的速度推进。
2月25日,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高表示,全固态电池将在2027年上车。
从液态到固态的本质跨越
固态电池,顾名思义,就是使用固态电解质的电池。传统液态锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大关键要素组成。固态电池用固态电解质替换传统液态锂电池中的液态电解液和隔膜,并使用全新的正负极材料。
目前,主流的固态电解质分为聚合物、氧化物、硫化物三大路线。
氧化物固态电池:使用氧化物材料作为电解质,离子电导率介于硫化物和聚合物之间,化学稳定性好,但主要难点在于界面阻抗较大和加工性能差。
聚合物固态电池:使用有机高分子材料作为电解质。加工性能和界面性能较好,但室温下离子电导率较低,且电化学窗口窄,推广受到限制。
硫化物固态电池:使用无机硫化物材料作为电解质。硫化物电解质锂离子电导率高,接近传统电解液的水平。硫化物固态电池理论能量密度和倍率性能最优,成为电池和材料厂商主攻的路线。
硫化物为何成为最优解?
当前固态电池领域尚未形成统一的技术路线共识,但行业布局已现端倪。GGII统计发现超六成企业布局多种技术路线,其中硫化物占比约40%,氧化物比例达到35%,其余则为多种其他技术。这种“多点开花”的技术格局,折射出行业对下一代电池技术变革的谨慎探索与战略卡位。
在近日举办的“2025中国全固态电池产学研协同创新平台年会暨第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛”上,欧阳明高院士认为全固态电池会逐渐聚焦到硫化物技术路线,投入持续增加。
这一判断有着坚实的数据支撑——宁德时代、比亚迪、丰田汽车、广汽埃安、孚能科技、国轩高科、欣旺达、赣锋锂业、恩捷股份、天赐材料等众多国内外企业都选择硫化物技术路线。中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员武建飞带领团队开发出实验室状态能量密度最高可达600Wh/kg(瓦时/千克)的全固态锂硫电池,常温下循环6200次后其容量仍可保持84.4%。
硫化物技术路线的吸引力不仅在于理论性能,更在于产业化进程的实质性突破。青岛中科源本新能源有限公司(中科育成已投企业)依托中国科学院技术转化,已建成公斤级硫化物固体电解质生产及硫化物全固态软包电池连续生产的实验室小试线,牵头建设了刚刚投产的全固态硫化物电池中试产线。按照规划,预计到2026年年底,该产线可下线100Ah(安时)电芯,生产线规模扩大至2GWh(吉瓦时)。届时将建成稳定的上下游合作关系,推动固态电池材料技术初步成熟,全固态电池上车验证。
“根据测算,2025年我国固态电池市场空间有望达30亿元,2030年有望达到200亿元,5年约有170亿元的市场增长空间。硫化物全固态电池的产业化已从技术可行性验证阶段,迈入工程化突破与商业生态构建的关键期。正如青岛中科源本的中试产线所展现的,当实验室的克级样品转化为吨级量产材料,当学术论文的指标转化为车规级产品的验证数据,这场能源存储革命才真正触及产业变革的临界点。”中科育成投资董事长、总经理陈静鹤表示。
国家战略驱动固态电池竞赛
作为电池技术发展的终极目标,固态电池已成为全球主要经济体布局未来能源体系的战略制高点。政府层面的政策支持、资金投入和技术路线引导,正在加速全球产业格局的重塑。
2024年4月份,工业和信息化部等七部门联合印发《推动工业领域设备更新实施方案》,鼓励固态电池在工业领域的应用。
去年6月份,工信部印发的《2024年汽车标准化工作要点》中提出围绕固态电池等新领域,支撑新技术、新业态、新模式创新发展等。与此同时,地方政府也在密集出台相关政策,为固态电池产业的发展提供了全方位的支持。
2025年1月9日,上海市人民政府办公厅印发《上海市新型储能示范引领创新发展工作方案(2025—2030年)》,其中多处提及支持固态电池的技术创新与产业链发展。
2021年6月,美国发布《锂电池国家蓝图(2021-2030)》,提出到2030年实现固态电池、锂金属电池规模化量产,能量密度达到500Wh/kg。
2023年9月,美国发布《国家实验室征求加强国内固态和液流电池制造能力的建议》,宣布为5个项目投入1600万美元,以提升国内固态电池制造能力。
2020年,日本发布《2050年碳中和绿色增长战略》,强调了全固态电池和创新电池的应用。
2022年9月,日本发布《蓄电池产业战略》,力争在2030年左右实现全固态电池的全面商业化。
2021年7月,韩国发布《K电池发展战略》,提出要提供税收优惠,推动2027年全固态电池实际商业化应用。
2023年4月,韩国政府及其头部电池公司计划在2030年之前共同投资20万亿韩元,以开发包括固态电池在内的先进电池技术。
固态电池应用场景全面爆发
固态电池正从实验室的“性能神话”走向真实场景的“商业落地”,不断解锁传统能源技术难以触及的领域。目前处在风口上的几个赛道都是固态电池的重要应用场景,比如新能源汽车、eVTOL、人形机器人、储能系统等。
在新能源汽车方面,全固态电池的高能量密度和高安全性使其成为新能源汽车的理想选择。随着技术的进步和成本的降低,固态电池有望逐步替代传统锂离子电池,占据新能源汽车市场的较大份额,推动新能源汽车行业快速发展。预计到2030年,全固态电池将在中高端电动汽车领域实现大规模应用,续航里程有望突破1000公里,彻底解决电动汽车用户的“里程焦虑”问题。
在低空经济与机器人等新兴领域,固态电池展现出独特的适配性。
低空eVTOL(电动垂直起降飞行器)是未来城市空中交通的重要组成部分,而全固态电池的高功率密度和宽温度适应性使其成为eVTOL的理想动力源。eVTOL对电池的要求极为苛刻,不仅需要高能量密度以支持长距离飞行,还需要高功率密度以实现快速起降和机动飞行。全固态电池的高功率密度和快速充放电能力使其能够满足eVTOL的严苛需求。
预计到2030年,全固态电池将在低空eVTOL领域实现小规模应用,推动城市空中交通的快速发展。随着技术的进一步成熟,全固态电池有望在未来成为eVTOL的主流动力源,助力城市空中交通网络的构建。
人形机器人是未来智能社会的重要组成部分,而全固态电池的高能量密度和长循环寿命使其成为人形机器人的理想动力源。相较于传统电池,全固态电池能够在相同体积和重量下提供更多的电能,显著延长人形机器人的工作时间。此外,全固态电池的高安全性也使其在人形机器人领域具有独特的优势,能够有效降低电池起火或爆炸的风险。
预计到2030年,全固态电池将在人形机器人领域实现应用,推动人形机器人在家庭服务、医疗护理、工业生产等领域的广泛应用。随着人形机器人技术的不断进步,全固态电池将成为其核心动力系统的关键组成部分。
平安证券指出,与液态锂离子电池相比,固态电池在能量密度和本征安全性上有所提升,但循环寿命相应下降,因此在注重能量密度和安全性的动力和消费领域推广潜力相对较好。
当下,站在产业变革的临界点,固态电池不仅代表着能量密度的量级提升,更预示着能源应用范式的根本转变。当实验室数据转化为商业产品,当示范项目扩展为规模应用,这场由材料革命引发的能源进化,终将重新定义人类社会的动力来源与储能方式。而在这场全球竞赛中,中国完善的锂电产业链基础与快速迭代的工程能力,正为其赢得独特的先发优势。