固態電池(英文:solid-state battery),係指使用固態電解質替代傳統鋰離子電池中液態有機電解液同隔膜嘅電池。根據固態電解質喺電解質體系中嘅佔比,固態電池可分為半固態(液態電解質佔 5-10wt%)、準固態(0-5wt%)同全固態(0wt%)三大類,其中半固態、準固態同全固態統稱為固態電池。全固態電池被業界視為鋰電池嘅終極技術形態,有望同時破解電動車嘅「里程焦慮」同「安全焦慮」。

固態電池嘅電化學運作原理同傳統鋰離子電池一致,本質區別喺電解質形態嘅替換。傳統鋰電池由正極、負極、電解液同多孔隔膜構成;全固態電池則直接採用固態電解質膜替代液態電解液同隔膜,正負兩極之間嘅鋰離子通過固態電解質中特別嘅離子通道完成輸運。呢一變化令固態電池喺結構上更為緊湊,同時允許使用更高容量嘅正負極材料,為能量密度嘅大幅提升創造咗條件。
固態電池嘅核心競爭力主要體現喺兩大方面。安全性顯著提升係首要優勢。液態鋰電池使用易燃嘅有機溶劑,內部短路或外部撞擊易誘發熱失控;而多數無機固態電解質材料不可燃、不揮發、無腐蝕性,熱分解溫度可達 300℃以上,從根本上降低咗起火爆炸嘅風險。東風汽車固態電池喺 170℃高溫環境下持續烘烤仍能做到唔燃唔爆,大幅超越現行國標 130℃嘅測試標準。
能量密度大幅躍升係另一核心優勢。固態電解質嘅寬電化學窗口允許使用更高電壓嘅正極材料同高比容量嘅鋰金屬負極,理論能量密度可達 500Wh/kg 以上,遠超現時液態鋰電池 260Wh/kg 嘅上限。東風量產固態電池能量密度已達 350Wh/kg,搭載車型續航突破 1000 公里;廣汽研發中嘅全固態電池能量密度較現有電池提升近一倍。
固態電解質係固態電池嘅技術核心,目前主要有四條並行路線:
硫化物電解質離子電導率最高(可媲美液態電解液),被公認為全固態電池嘅終極方向,豐田、寧德時代、華為等企業均重點佈局;但其空氣穩定性差,遇水易產生硫化氫氣體,製造環境要求極為苛刻。
氧化物電解質熱穩定性同安全性優異,但易脆裂、固固接觸差,需借助電解液或聚合物複合改善界面性能。
聚合物電解質加工性好、成本低,但室溫離子電導率低,需在 65-78℃高溫下才能正常工作,應用場景受限。
鹵化物電解質化學穩定性好且成本可控,但對鋰金屬負極穩定性差、易潮解。
現時技術路線尚未定型,主流趨勢傾向於複合電解質方案,取各路線之長。
固態電池正經歷緊要嘅由實驗室向量產嘅跨越。2026 年被業界視為半固態電池規模化落地嘅「元年」。東風汽車氧化物 - 聚合物複合路線嘅 350Wh/kg 固態電池已確定於 2026 年下半年量產裝車,可實現 -30℃低溫下 74% 以上嘅電量保持率。廣汽集團 400Wh/kg 準固態電池計劃 2026 年內搭載於昊鉑品牌首發,比亞迪半固態電池預計 2026 年第四季度搭載於仰望 U8 改款同漢 L 車型。
全固態電池嘅產業化則仍需時日。工業和信息化部 2024 年投入約 60 億元支持頭部企業研發,產業化節奏預計為:2025-2026 年消費領域規模化,2027 年後動力領域量產裝車,2030 年後規模化放量。歐陽明高院士指出,全固態電池嘅技術演進將經歷「石墨/低硅負極→高硅負極→鋰金屬負極」三代發展,2027-2030 年係關鍵窗口期。
固態電池走向大規模商業化仍需跨越三道門檻。成本居高不下係首要障礙,硫化物電解質核心材料硫化鋰現時價格達數百萬元/噸,遠超液態電池材料成本。固 - 固界面問題係核心技術命門——電極同固態電解質之間嘅剛性接觸喺充放電體積變化中易產生阻抗增大、接觸失效,嚴重影響循環壽命。產業鏈配套不完善,適配固態電池嘅專用設備(乾法電極、等靜壓、高壓化成等)、工藝標準、檢測體系均未成熟,需要全產業鏈協同突破。
中長期來看,固態電池將遵循「非動力場景→高端乘用車→家用車」嘅滲透節奏,先喺 eVTOL、機器人、特種裝備等對價格敏感度低、對性能要求高嘅場景中積累工藝同成本經驗,再逐步向大眾市場推廣。固態電池嘅技術突破,正將新能源汽車由「能用」推向「好用」嘅新階段。