全固態(tài)電池卷瘋了！深扒7份重磅論文專利，量產三大難關正被解決

車東西（公眾號：chedongxi）
作者 ｜ Janson
編輯 ｜ 志豪

固態(tài)電池又一次站到了動力電池產業(yè)的聚光燈下！

日前，比亞迪電池事業(yè)群 CTO?孫華軍透露，比亞迪計劃在2027年左右啟動全固態(tài)電池批量示范裝車應用，2030年后實現大規(guī)模上車。

作為頭部電池企業(yè)，比亞迪再次將固態(tài)電池帶入到了大眾視野。事實上，行業(yè)內其他玩家也都在進行固態(tài)電池的布局。

無獨有偶，就在剛剛結束的周末，國內動力電池玩家國軒高科也交出了自己的固態(tài)電池答卷。

國軒高科發(fā)布的“金石”全固態(tài)電池能量密度已突破400Wh/kg，并通過針刺、高溫熱箱等極限安全測試，全程無冒煙、無起火，各項指標直指量產，不過距離大規(guī)模量產還需要時間。

▲國軒高科“金石”全固態(tài)電池

除此之外，寧德時代的判斷也很清晰，固態(tài)電池行業(yè)的科學問題已經基本解決，但仍有工程問題，距離包括供應鏈在內的商業(yè)化還有一段距離。

這其實點出了當前固態(tài)電池產業(yè)最核心的矛盾：大家已經不再只討論“固態(tài)電池有沒有希望”，而是在討論它到底能不能穩(wěn)定造出來、便宜造出來，并且長期安全地裝在車上。

綜合來看，固態(tài)電池的行業(yè)時間表正在逐漸清晰：2026年前后進入中試和裝車驗證密集期，2027年前后開啟小批量示范，2030年前后才可能進入更大規(guī)模應用。

那么，如何才能通過科技創(chuàng)新真正解決這些問題？

為此，車東西深入探尋業(yè)界最新進展，通過中國科學院物理所、清華大學、中國科學技術大學等團隊的4篇代表性論文，以及寧德時代、比亞迪的3項產業(yè)專利，挖掘出了固態(tài)電池要得以落實量產的關鍵三要素——內部材料能不能長期貼得住，產線能不能穩(wěn)定低成本制造，裝到車上后能不能經受真實道路、安全和壽命考驗。

一、固態(tài)電池要上車 先得解決內部接觸問題

全固態(tài)電池量產前的第一道難題，不是“能不能把電解液換成固態(tài)電解質”，而是換完之后，電池里面這些固體材料能不能長期穩(wěn)定地貼在一起。

傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池里有電解液，它像水一樣，可以滲進正負極材料的細小孔隙，把很多微小縫隙填上。

但全固態(tài)電池不一樣，正極、負極、電解質都變成了固體，彼此之間更像“硬材料貼硬材料”。

▲鋰離子電池和全固態(tài)電池的工作原理

問題在于，電池每一次充放電，材料都會發(fā)生輕微膨脹和收縮。時間一長，原本貼合的地方就可能出現細小空隙。

這個空隙肉眼看不見，但對電池影響很大：離子傳輸會變慢，內阻會上升，電池容量和壽命也會下降。

這也是為什么很多實驗室里的固態(tài)電池，需要給電池施加外部壓力。簡單說，就是用外力把里面的材料壓緊，讓它們別松開。

但這個辦法并不適合直接搬到車上，因為車上的電池包要輕、要緊湊、要安全，如果還要長期給電芯加很高的壓力，就會增加結構復雜度，也會影響整車能量密度。

所以，行業(yè)現在真正要解決的問題變成了：能不能不靠“大力出奇跡”，而是讓固態(tài)電池自己保持良好接觸？

目前，學術界的幾項新研究正是在回答這個問題。

首先是中科院物理所黃學杰團隊、寧波材料所姚霞銀團隊、華中科技大學張恒團隊提出了一種“動態(tài)自適應界面”。這個名字聽起來復雜，但可以理解成：在電極和電解質之間做一層會自我調節(jié)的緩沖層。

▲電場驅動的碘化物離子遷移形成富含碘的DAI

這層緩沖層不是簡單貼上去的保護膜，而是在電池循環(huán)過程中，由材料里的特定離子逐漸遷移到界面位置，形成一層更柔軟、更容易貼合的界面層。

它的作用有點像給兩塊硬材料之間加了一層“軟墊”。當鋰金屬負極在充放電中發(fā)生體積變化時，這層“軟墊”可以跟著調整，減少材料之間脫開的風險。

論文結果顯示，這種設計可以讓鋰金屬全電池在較長循環(huán)后仍保持較高容量，軟包電池也實現了零外壓循環(huán)驗證。這里的“零外壓”很關鍵，意思是電池不再需要靠外部持續(xù)加壓來維持運行，這對未來裝車非常重要。

除了讓界面貼得住，固態(tài)電解質本身還要解決另一個問題：能不能像現有電池材料一樣被穩(wěn)定制造出來。

很多無機固態(tài)電解質性能不錯，但它們往往偏硬、偏脆。放在實驗室里可以做成樣品，但到了產線上，就會遇到麻煩：不好做薄，不好輥壓，也不容易和電極顆粒充分貼合。

▲介質不同狀態(tài)下的表現

中科院物理所胡勇勝團隊提出的VIGLAS粘彈性無機玻璃電解質，就是想解決這個矛盾。

簡單說，它想讓無機電解質既保留穩(wěn)定性，又具備一定柔韌性。也就是不再像一塊脆玻璃，而更像一種“可以變形、可以貼合”的薄膜材料。這樣一來，它就更容易和電極貼緊，也更有機會進入輥壓、薄膜化等連續(xù)制造流程。

最后，固態(tài)電池負極側的問題也很關鍵。

在固態(tài)鋰金屬電池里，鋰金屬負極在充放電過程中會反復沉積和剝離。可以把它理解成：鋰在負極表面不斷“長出來”和“退回去”。這個過程如果不穩(wěn)定，就容易讓界面開裂，甚至帶來鋰枝晶等安全和壽命問題。

清華大學康飛宇、賀彥兵團隊聯合天津大學楊全紅團隊提出的“延展性SEI”，解決的就是這個問題。

▲該研究物質結構示意圖

SEI可以簡單理解為負極表面的一層保護膜。傳統(tǒng)保護膜如果太硬，在反復充放電時容易開裂；而他們希望做出一層更有韌性的保護膜，讓它能跟著鋰金屬的變化一起“伸縮”，不容易破。

這就像在負極表面加了一層更耐折騰的保護層。它不是一壓就裂的硬殼，而是更能承受反復變化的柔性保護膜，從而提升電池循環(huán)穩(wěn)定性。

把這些研究放在一起看，固態(tài)電池的攻關方向已經很清楚：

過去，行業(yè)更關心固態(tài)電解質本身的性能，比如離子傳得快不快；

現在，大家更關心的是它能不能真正裝進電池里，并且長期穩(wěn)定工作。

換句話說，固態(tài)電池量產前要解決的，不只是“材料夠不夠先進”，而是三個更現實的問題：

第一，電極和電解質能不能長期貼得住；第二，電池能不能少依賴外部壓力；第三，材料能不能進入連續(xù)化制造流程。

對車企和電池企業(yè)來說，這些問題才真正決定固態(tài)電池能不能從論文、樣品，走向穩(wěn)定量產和裝車應用。

二、固態(tài)電池第二道坎：樣品能做出來，產線能不能穩(wěn)定造？

解決了材料之間“貼不貼得住”的問題，固態(tài)電池還要面對第二道坎：實驗室里做出一個樣品不難，難的是在產線上把一批電芯都穩(wěn)定做出來。

對電池企業(yè)來說，量產不是看單個電芯的最好成績，而是看成千上萬個電芯能不能保持一致。性能要穩(wěn)定，良率要穩(wěn)定，成本也要壓得下來。否則，即使實驗室數據再漂亮，也很難真正裝車。

前面提到，全固態(tài)電池內部沒有液態(tài)電解液幫忙填縫，正極、負極和固態(tài)電解質都要靠緊密接觸來工作。放到生產線上，這就變成了一個很現實的問題：電芯要壓得足夠緊，但又不能壓壞。

如果壓得不夠，材料之間會有縫隙，電池循環(huán)壽命會受影響；如果壓得太狠，封裝膜、極片邊緣、內部結構又可能受損，良率就會下降。

比亞迪在專利CN118748295A中提出的方案，就指向這個問題。該專利在全固態(tài)電池最外側負極片上設置陶瓷層，利用陶瓷層更硬、更穩(wěn)定的特點，讓電芯在等靜壓過程中受力更均勻，從而減少外包裝膜破裂和后續(xù)加壓過程中的撕裂風險。

▲比亞迪專利結構示意圖

這件事聽起來很細，但它反映的是固態(tài)電池量產中的一個核心問題：電芯不是壓得越緊越好，而是要壓得均勻、壓得可控，還不能把封裝和極片壓壞。

除了“怎么壓”，企業(yè)還在想辦法解決另一個問題：電池循環(huán)久了，負極一側會不會出問題。

在固態(tài)電池里，負極和固態(tài)電解質之間是最容易出問題的位置之一。這里既要讓鋰離子順利通過，又要盡量減少副反應，還要防止鋰枝晶刺穿結構。如果控制不好，它會影響壽命，甚至帶來安全風險。

寧德時代近期公布的兩項固態(tài)電池專利，思路就是在負極表面加一層“功能層”。這個功能層可以理解成電池內部的一層“緩沖墊”或者“過濾層”：既要讓鋰離子通過，又要增強界面強度，減少開裂和副反應。

其中，申請公布號為CN121238027A的專利提出，在負極層表面設置功能層，這層材料由聚合物類電解質和少量石墨烯類材料組成。石墨烯類材料質量占比控制在0.3%~2%，平均片徑為30μm~220μm。專利摘要顯示，這一設計可以提升固態(tài)電池循環(huán)穩(wěn)定性。

▲寧德時代CN121238027A專利

這項設計的重點不是“用了石墨烯”本身，而是它想解決一個更具體的問題：功能層既不能太軟，也不能太硬。

如果太軟，擋不住開裂和枝晶；如果太硬，又可能影響鋰離子通過。

所以寧德時代選擇讓聚合物類電解質負責傳導鋰離子，少量石墨烯類材料負責增強結構強度。簡單說，就是讓這層“緩沖墊”既能通行，又更結實。

另一項申請公布號為CN121076266A的專利，則把功能層設計成多孔石墨烯類材料。專利限定單片多孔石墨烯類材料的孔隙率為3%~9%，平均孔徑為0.2nm~15nm；在電池SOC小于或等于10%的條件下，功能層中多孔石墨烯類材料質量含量為91%~100%，用于提高固態(tài)電池循環(huán)性能。

▲寧德時代CN121076266A專利

這項方案可以理解成給負極前面加了一層“有孔的防護網”。

防護網本身要足夠強，降低鋰枝晶刺穿和功能層破碎的風險；同時，孔結構又要讓鋰離子能夠順利通過，不能把離子通道堵住。

除了“怎么壓”和“怎么保護界面”，還有一個更現實的問題：怎么便宜地量產。

硫化物電解質被很多企業(yè)視為全固態(tài)電池的重要方向，因為它的離子傳輸性能較好。但它也有明顯門檻：材料成本高，對生產環(huán)境要求嚴，對工藝控制也更敏感。換成產業(yè)語言，就是：性能好是一回事，能不能低成本、穩(wěn)定、大批量生產是另一回事。

中科大馬騁團隊的研究提供了另一種思路：開發(fā)一種低成本、容易變形的鋰鋯鋁氯氧固態(tài)電解質，讓電池在5MPa壓力下也能保持較好界面接觸，并且可以適配干法工藝和卷對卷生產。

相關報道顯示，這種材料的核心原材料成本不到主流硫化物固態(tài)電解質的5%。

▲中科大最新固態(tài)電池性能

這項工作的意義在于，它不是只從實驗室性能出發(fā)，而是反過來從量產角度設計材料。材料不僅要能傳導鋰離子，還要容易加工、容易壓實、成本足夠低，并且能夠進入連續(xù)化生產流程。

也就是說，固態(tài)電池要真正量產，不能只看某一個指標有多高，而要看它能不能同時滿足三件事：

第一，電芯內部要壓得緊，避免材料之間接觸不良；第二，封裝和邊緣結構要扛得住加工壓力，不能一壓就壞；第三，材料和工藝要足夠便宜、穩(wěn)定，并且能夠連續(xù)生產。

只有這三件事同時成立，固態(tài)電池才可能從實驗室樣品，走向真正穩(wěn)定的量產電芯。

三、裝車驗證開啟 固態(tài)電池進入“實車考場”

解決了材料和工藝的問題，固態(tài)電池最終能不能上車，還要交給整車來驗證。

對車企來說，實驗室電芯性能再好，也只是第一步。真正進入裝車階段后，電池要面對的是更復雜的使用環(huán)境。

車身振動、溫度變化、快充工況、碰撞安全、電池包結構適配，以及長時間道路測試帶來的可靠性考驗。

目前，國內車企已經開始把固態(tài)電池推向實車場景。一汽紅旗全固態(tài)電池首臺樣車下線，并裝載于紅旗天工06車型，標志著其進入實車測試階段。

▲紅旗全固態(tài)電池首臺樣車成功下線

相關信息顯示，該項目在硫化物電解質、10Ah電芯性能、60Ah電芯工藝等環(huán)節(jié)取得階段性進展，66Ah電芯也通過了200℃極端熱濫用測試。

吉利的節(jié)奏則落在Pack和裝車驗證上。吉利控股在2026年1月宣布，年內將完成自研全固態(tài)電池首個Pack下線，并進行裝車驗證；其固態(tài)電池研發(fā)依托浙江綠色智行和湖州耀寧固態(tài)電池研究院，形成工藝放大和全流程研發(fā)的雙中試布局。

廣汽也在推進類似路徑。公開信息顯示，廣汽此前已宣布全固態(tài)電池將在2026年率先搭載于昊鉑車型，后續(xù)也有消息稱其全固態(tài)電池中試線已投產，并計劃在2026年開展小批量裝車試驗。

海外車企同樣進入實車驗證階段。

寶馬已宣布全球首輛搭載全固態(tài)電池的BMW i7測試車型在慕尼黑啟動道路實測，該車搭載Solid Power提供的大尺寸全固態(tài)電芯，測試重點包括電芯膨脹管理、運行壓力控制和溫度調節(jié)等問題。

▲搭載固態(tài)電池的BMW i7測試車

奔馳也在推進固態(tài)電池原型車測試。其與Factorial Energy合作，將固態(tài)電池集成到EQS原型車中進行道路測試，目標是驗證固態(tài)電池在真實道路環(huán)境下的續(xù)航、安全和系統(tǒng)適配能力。

與此同時，Stellantis與Factorial的合作則更接近車規(guī)驗證環(huán)節(jié)。Stellantis方面披露，雙方聯合驗證的FEST固態(tài)電池能量密度達到375Wh/kg，容量為77Ah，并計劃在2026年將該電池集成到示范車隊中，通過實際駕駛繼續(xù)驗證。

這些動作說明，固態(tài)電池的競爭已經從實驗室數據轉向整車驗證。

車企現在要解決的問題，更多的是電芯、Pack、電池包、熱管理、車身結構和整車控制能不能協同工作。

不過，也要看到，裝車驗證并不等于大規(guī)模量產。

現階段大多數全固態(tài)電池仍處在樣車測試、中試放大或小批量示范階段，真正商業(yè)化還要繼續(xù)跨過壽命、良率、成本和供應鏈穩(wěn)定性幾道關。

換句話說，固態(tài)電池確實正在靠近汽車產業(yè)，但它首先要通過的不是發(fā)布會，而是真實道路和量產體系的雙重考試。

結語：固態(tài)電池或進入最后沖刺階段

從實驗室的數據突破到車企的實車測驗，固態(tài)電池正從“科學命題”轉向“工程落地”。

目前，學術界與產業(yè)界已經不再單純追求電導率指標，而是通過自適應界面、粘彈性電解質等創(chuàng)新方案，正面解決固-固接觸與界面穩(wěn)定性等量產痛點。

隨著寧德時代、比亞迪等巨頭明確2027年這一關鍵節(jié)點，全固態(tài)電池的競爭重心已向干法工藝、連續(xù)化生產及成本控制轉移。

這場關于下一代動力電池話語權的終極沖刺，正隨著工藝節(jié)點的攻克而加速到來。