摘要：2025年今年 2 月，在第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛上，多位专家学者、研究机构、企业代表共同聚焦材料科学、新工艺新装备及产业前沿进展，探讨全固态电池创新突破及挑战，诸多专家认为固态电池有望 2027 年量产装车。

2025年今年 2 月，在第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛上，多位专家学者、研究机构、企业代表共同聚焦材料科学、新工艺新装备及产业前沿进展，探讨全固态电池创新突破及挑战，诸多专家认为固态电池有望 2027 年量产装车。

全国政协常委、经济委员会副主任，工业和信息化部原部长苗圩表示：固态电池产业化仍需解决技术、工艺和成本的问题。从当前全球固态电池研发进展来看，量产技术工艺有待成熟，2027 年前后实现小批量生产。

欧阳明高院士提出：当前要聚焦以硫化物电解质为主体电解质匹配高镍三元正极和硅碳负极的技术路线，以比能量 400 瓦时/公斤、循环寿命 1000 次以上为性能目标，确保 2027 年实现轿车小批量装车，2030 年实现规模量产。 一汽集团首席科学家王德平表示：全固态电池经过近几年的发展，已突破关键技术，现阶段正处于原型样机阶段。能量密度达 400Wh/kg 的全固态电池，预计在未来两至三年，有望实现小批量装车应用。

比亚迪锂电池有限公司 CTO 孙华军表示：比亚迪已经开始启动固态电池产业化的可行性验证，涵盖关键材料技术攻坚、电芯系统开发以及产线建设。计划 2027年左右启动批量示范装车应用，预计在 2030 年前后实现大规模量产。去年 3 月，工业和信息化部、科学技术部、财政部及中国民用航空局印发了关于《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》的通知，其中提到一重点任务：推动 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产，实现 500Wh/kg 级航空锂电池产品应用验证。我们认为，低空飞行器，人形机器人等领域的快速发展，高安全和高能量密度（轻量化）为主要诉求的全新电动场景将有力刺激固态电池加速发展。

1、固态电池基本结构与原理

固态电池是一种革新性的电池技术，其核心在于使用固态电解质替代传统锂离子电池中的液态电解液，在安全性和能量密度方面优势显著。

固态电池具有显著的优点：

相对于液体电解质，固体电解质不挥发，一般不可燃，因此采用固体电解质的固态电池会具有优异的安全性；

由于固体电解质能在宽的温度范围内保持稳定，因此全固态电池能够在宽的温度范围内工作，特别是高温下；

一些固体电解质对水分不敏感，能够在空气中长时间保持良好的化学稳定性，因此固态电池的制造全流程不一定需要惰性气氛的保护，会在一定程度上降低电池的制造成本；

有些固体电解质材料具有很宽的电化学窗口，这使得高电压电极材料有望应用，从而提高电池能量密度。固态电池可以分为半固态、准固态、全固态，半固态和准固态电池含有少量液体电解质，全固态不含有任何液体电解质。

另外，固态电池还可以按照正极材料的不同，分为固态锂离子电池与固态锂金属电池，其中固态锂离子电池沿用当前锂离子电池材料体系，使用石墨或硅碳材料作为负极、使用复合材料作为正极，而固态锂金属电池则以金属锂为负极。

2、固态电池主流技术路径

快离子导体电解质是基础。目前固态电池内阻较高，为了发挥全固态电池的优势，发展高电导率的电解质材料是基础。电解质材料的性能很大程度上决定了电池的功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能及使用寿命等。

一般来说，理想的电解质应满足以下要求：具有较高的室温电导率，以提高电池的功率性、可靠性和安全性；锂离子能够通过电解质，而电子无法通过；电解质在最正电位与最负电位之间稳定存在，电化学窗口应尽可能宽；和电极材料相容，不与电极材料发生反应；

热稳定性好，耐潮湿环境，机械性能优良；原材料易得，合成工艺简单，成本低，环境友好。

固态电池主流技术路径可按照固态电解质的不同分为三类：聚合物、氧化物、硫化物，三大路径各有优劣。

（1）聚合物路径

聚合物固态电解质（Polymer Solid-State Electrolytes）由聚合物基体(如聚酯、聚酶和聚胺等)和锂盐构成，其工作机理（离子传输机制）通常为：聚合物链段的局部运动（链段弛豫）为锂离子提供迁移通道。

典型材料：聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧丙烷、聚偏氯乙烯以及单离子聚合物电解质等。

核心优势：聚合物路径的优点是易加工。

主要挑战：

室温电导率低：需高温运行或开发新型聚合物/复合体系。

界面阻抗大：电极与固态电解质间接触不良，导致电荷转移阻力高。

机械性能：需平衡柔韧性与强度，抑制锂枝晶穿刺。

循环寿命：长期充放电后界面副反应可能加剧。

（2）氧化物路径

氧化物固态电解质（Oxide Solid-State Electrolytes）是一类以金属氧化物为基体的无机固态离子导体，通过晶体结构中的缺陷或通道实现锂离子（或钠离子等）的高效传输。

典型材料：

石榴石型氧化物（LLZO）：如 Li₇La₃Zr₂O₁₂，通过掺杂（Al、Ta、Nb 等）稳定立方相结构。

钙钛矿型氧化物（LLTO）：如 Li₃xLa₂/₃−xTiO₃，具有较高离子电导率，但对锂金属负极不稳定。

NASiCON 型氧化物：NASICON 型结构固体电解质的通式为 Li[A2B3O12]，其中A、B 分别代表四价和五价骨架离子。常见的 NASICON 型结构固体电解质根据化学组成可分为 LiZr2(PO4)3(LZP)，LiTi2(PO4)3(LTP)和 LiGe2(PO4)3(LGP)。。

LiPON 薄膜：非晶态锂磷氧氮电解质，用于薄膜电池，电导率较低，但界面稳定性优异。核心优势：

高离子电导率：部分氧化物（如 LLZO）的室温电导率接近液态电解液，无需加热即可工作。

优异稳定性：热稳定性和力学性能良好耐高温、对空气稳定，抗锂枝晶穿刺。

宽电化学窗口：支持高能量密度正极材料。

主要挑战：

界面问题：① 刚性接触：氧化物硬度高，与电极接触差，导致界面阻抗大。

②化学相容性：部分材料（如 LATP）与锂金属反应生成钝化层，增加电阻。 脆性大：机械加工困难，难以制成超薄电解质层。

成本与工艺：高温烧结能耗高，且薄膜制备技术成本昂贵。

（3）硫化物路径

硫化物固态电解质（Sulfide Solid-State Electrolytes）是一类以硫化物为基体的无机固态离子导体，通过硫元素构建的柔性晶体结构实现锂离子的高效传输。其室温离子电导率可媲美甚至超过液态电解液，是当前全固态电池领域的研究热点。

典型材料：

Li-P-S 体系：75Li2S-25P2S5(Li3PS4)—对锂稳定性和对空气稳定性良好，70Li2S30P2S5(Li7P3S11)—电导率较高。

Li11-xM2-xP1+xS12 (M = Ge, Sn, Si) 体系：Li2S-GeS2-P2S5 —具有很高的离子电导率。

Li6PS5X(X=Cl, Br, I)体系：相比于 Li10GeP2S12 电解质，Li6PS5X 具有更加优良的化学和电化学稳定性。

核心优势：

超高离子电导率：室温性能佳（如 Li10GeP2S12 达 10⁻² S/cm 级别），无需加热即可高效工作。

优异界面接触：硫化物质地较软，易与电极形成紧密接触，降低界面阻抗。

宽电压窗口：适配高电压正极（如钴酸锂、高镍三元材料）。

主要挑战：

化学稳定性差：易与空气中的水汽反应生成 H₂S（有毒气体），需严格惰性气氛保护（如手套箱操作）。与锂金属负极长期接触可能生成界面钝化层（如 Li₂S）。

机械强度低：质地偏软，难以抑制锂枝晶穿刺（需复合增强材料）。

成本与工艺：Ge 元素昂贵（如 LGPS），且合成过程需严格控氧控湿。

目前看来，三种固态电解质技术路线的发展前景均存在一定程度的不确定性。氧化物电解质进展最快，半固态和准固态电池中短期有望量产并实现规模化装车；硫化物电解质生产成本高，尽管技术难度很高但电池性能优异，头部企业已有较深技术积累，一旦突破将形成较高的技术壁垒，长远来看潜力巨大；聚合物电解质路线大概率作为前两种路线的补充，与氧化物和硫化物复合以改善电解质/电极界面柔性，提升电池循环性能。

来源：思瀚研究院