1月21日，中國全固態電池産學研協同創新平臺（CASIP）在北京舉行揭牌儀式。中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高分享了題為“全固態電池的研發現狀與産學研協同創新的前景展望”的報告，他提出，我國需要跨越創新週期，迎接國際新一輪電池技術競爭。

　　歐陽明高首先講述了全球全固態電池的研發背景，1992年液態鋰離子電池發明後迅速産業化，並在2000年後逐步應用於電動汽車，引發了新能源汽車革命。近十年來，以硫化物固態電解質為代表的新型固態電解質發展迅猛，離子電導率趕上甚至超過液態電解質。行業共識普遍認為，全固態電池是公認的下一代電池首選方案之一，被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家發展戰略，也成為下一代電池技術競爭的關鍵制高點。

　　從全球固態電池産業佈局來看，中國企業最多，日本和韓國企業雖然不多，但實力很強。美國主要是一些創業企業。歐洲主要是和美國的創業企業合作。

　　歐陽明高介紹，日本正舉國家之力推動全固態電池商業化，形成官-産-學聯盟，豐田、本田、日産目前在全球既做全固態電池研發，又搞整車生産，在電池與整車性能匹配結合方面比較有優勢，基本可以看作是整體行動。韓國三大電池廠在全固態電池方面也取得了實質性進展。尤其是三星，現在國內還有很多單位在復現其做出的全固態電池。

　　總體上，目前全固態電池産業路線圖不是一家公司佈局，是很多公司，且是具有實力的公司，産業化時間都是在2027-2030年。

　　那麼，中國要不要發展全固態電池？這是歐陽明高闡釋的關鍵問題。

　　“中國目前是電池發展的領先國家，就算全固態電池2030年能産業化，要想替代液態鋰離子電池50%市場份額也至少需要二十到三十年。但是電動車現在也就只替代了30%，全球就驚呼中國車要領先了，不需要到50%，到1%就已經預警了。2016年，新能源汽車市場佔有率達到1%的時候，全球開始向電動汽車轉向，對於汽車技術而言，1%是很重要的市場份額，不需要替代到50%，替代1%就已具有突破性意義。”歐陽明高表示，現在，中國液態鋰離子電池産業發展成就輝煌，十年來能量密度提升3倍，成本下降80%以上，電池産量接近全球70%，可是如今電池行業也面臨産能過剩、行業內卷。

　　一方面是低成本電池的成本不斷下降，技術門檻比較低，涌進來的人就多，但並沒有完全滿足電動車客戶的需求，比如超級快充350千瓦以上，怎麼在全壽命週期內不析鋰、不影響壽命、不發生安全事故，這是很大的挑戰。低溫續航則是另一個挑戰。還有體積能量密度要進一步提升。當然，不是沒有技術方案，而是面臨技術門檻不斷提高的挑戰。

　　另外，鋰離子電池技術創新週期大概是30年。第一個十年，從手機電池到動力電池，安全問題現在還在繼續解決。近十年來，智慧化技術逐步在電池行業應用，行業內卷急需提質降本增效，辦法是數字化轉型，就是電池全生命週期全鏈條智慧化。

　　下一個十年，或者現在已經開始的十年，歐陽明高認為是材料換代，由於磷酸鐵鋰和三元電池材料創新，鋰離子電池成為動力電池的主流，現在又到了新一輪材料創新週期，這個週期要到2030年左右，也就是説，全固態電池有可能2030年左右實現産業化。

　　面臨國內外競爭加劇，更要居安思危。歐陽明高認為，電池行業發展方向是低碳化、智慧化、固態化。 

　　為什麼要搞全固態電池？因為全固態電池具有技術顛覆的性能潛力，不是説它有這個能力，是有這個潛力。首先是高安全性。從液態到固態，硫化物固態電解質的熱穩定性可以保持到300°C，液態電解質100°C就要蒸發，所以它增加了200°C的安全空間，對正常工作範圍有安全保障。

　　第二是高能量密度，現在雖然並沒有實現高能量密度，但是全固態電池有這個潛力。不僅從單體電池，而且從電池模組的角度也有這個潛力，因為可以做成雙極板，從單體和模組兩方面都可以提升能量密度。

　　第三是高功率特性。現在液態鋰離子電池的離子傳導是叫運載模式，要溶劑化，再要脫溶劑化，通俗講就是離子在液態電解質中移動需要“坐船”，但是鋰離子在固態電解液中間是跳躍模式，傳遞速率更高，導致充電速度大幅度提高，這就是高功率特性，這種快充和現在的快充大不一樣。

　　第四是溫度適應性。現在液態電池在低溫環境下續航里程不理想。液態電解質，鋰離子導率和溫度直接相關，全固態電池的電解質在-30°C和100°C範圍內都不會凝固，不會氣化，所以溫度適應性很好，不需要搞很複雜的熱管理，也不會因為冬天容量大幅下降。

　　最後是材料選擇範圍更廣，因為固態電池的電化學窗口寬。以上這樣一些特性可以同時滿足，所以全固態電池是動力電池重要的發展方向之一。

　　歐陽明高指出，當前中國固態電池技術路線多元化，以固液混合為主，國際上是以全固態為主。固液混合是氧化物和聚合物電解質等結合為主，硫化物在國內並不是主導技術路線。現在國內固態電池産業鏈比較完整，好多主流電池廠都在做固液混合、半固態，有些企業也在嘗試裝車。半固態電池的特點是固液混合電化學原理與液態鋰離子電池相同，不屬於顛覆性技術，是提升安全性的技術之一。半固態電池正在試裝車，但是良品率、電池成本、充電倍率、循環壽命這些問題還需要解決。

　　從全行業看，既要發展漸近性半固態技術路線，又要防範激進型全固態技術路線帶來的顛覆性風險。

　　全固態電池目前面臨的挑戰是巨大的，具有跨學科特性，技術門檻極高。首先是全固態電池産業化仍然面臨一系列的科學難題，需要從關鍵材料、介面、複合電極、單體電池不同層面進行解決。其次是全固態電池的工藝設備挑戰，必須與設備廠商同步。第三個問題是産業鏈挑戰，中國電池産業鏈是全球最強大的，現在如果做全固態電池，從原料到基材生産、電芯/電池包裝配、電池生産應用到電池回收，全生命週期的産業鏈都會造成巨大衝擊。中國全固態電池的研發目前來看認識還不統一、力量比較分散、産學研不協調，需要聯合起來建立協同創新平臺，共同突破全固態電池産業化的關鍵技術。

　　展望未來，歐陽明高表示，人工智能正在改變材料的研發範式，將大幅度加速全固態電池的研發速度，這為2030左右實現全固態電池産業化突破增加了確定性。

　　中國動力電池材料體系的研發和産業化發展趨勢，低成本電池很重要，這是現在的産業主體，但是同時也要高比能電池，我們要兩頭髮力。高比能電池在2030年左右全固態電池産業化突破的可能性極大，我們要全力以赴，只爭朝夕，要有緊迫感，共同努力實現中國電池産業持續引領全球。（文：楊曉紅 圖：中國全固態電池産學研協同創新平臺）