1月21日，中国全固态电池产学研协同创新平台（CASIP）在北京举行揭牌仪式。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高分享了题为“全固态电池的研发现状与产学研协同创新的前景展望”的报告，他提出，我国需要跨越创新周期，迎接国际新一轮电池技术竞争。

　　欧阳明高首先讲述了全球全固态电池的研发背景，1992年液态锂离子电池发明后迅速产业化，并在2000年后逐步应用于电动汽车，引发了新能源汽车革命。近十年来，以硫化物固态电解质为代表的新型固态电解质发展迅猛，离子电导率赶上甚至超过液态电解质。行业共识普遍认为，全固态电池是公认的下一代电池首选方案之一，被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家发展战略，也成为下一代电池技术竞争的关键制高点。

　　从全球固态电池产业布局来看，中国企业最多，日本和韩国企业虽然不多，但实力很强。美国主要是一些创业企业。欧洲主要是和美国的创业企业合作。

　　欧阳明高介绍，日本正举国家之力推动全固态电池商业化，形成官-产-学联盟，丰田、本田、日产目前在全球既做全固态电池研发，又搞整车生产，在电池与整车性能匹配结合方面比较有优势，基本可以看作是整体行动。韩国三大电池厂在全固态电池方面也取得了实质性进展。尤其是三星，现在国内还有很多单位在复现其做出的全固态电池。

　　总体上，目前全固态电池产业路线图不是一家公司布局，是很多公司，且是具有实力的公司，产业化时间都是在2027-2030年。

　　那么，中国要不要发展全固态电池？这是欧阳明高阐释的关键问题。

　　“中国目前是电池发展的领先国家，就算全固态电池2030年能产业化，要想替代液态锂离子电池50%市场份额也至少需要二十到三十年。但是电动车现在也就只替代了30%，全球就惊呼中国车要领先了，不需要到50%，到1%就已经预警了。2016年，新能源汽车市场占有率达到1%的时候，全球开始向电动汽车转向，对于汽车技术而言，1%是很重要的市场份额，不需要替代到50%，替代1%就已具有突破性意义。”欧阳明高表示，现在，中国液态锂离子电池产业发展成就辉煌，十年来能量密度提升3倍，成本下降80%以上，电池产量接近全球70%，可是如今电池行业也面临产能过剩、行业内卷。

　　一方面是低成本电池的成本不断下降，技术门槛比较低，涌进来的人就多，但并没有完全满足电动车客户的需求，比如超级快充350千瓦以上，怎么在全寿命周期内不析锂、不影响寿命、不发生安全事故，这是很大的挑战。低温续航则是另一个挑战。还有体积能量密度要进一步提升。当然，不是没有技术方案，而是面临技术门槛不断提高的挑战。

　　另外，锂离子电池技术创新周期大概是30年。第一个十年，从手机电池到动力电池，安全问题现在还在继续解决。近十年来，智能化技术逐步在电池行业应用，行业内卷急需提质降本增效，办法是数字化转型，就是电池全生命周期全链条智能化。

　　下一个十年，或者现在已经开始的十年，欧阳明高认为是材料换代，由于磷酸铁锂和三元电池材料创新，锂离子电池成为动力电池的主流，现在又到了新一轮材料创新周期，这个周期要到2030年左右，也就是说，全固态电池有可能2030年左右实现产业化。

　　面临国内外竞争加剧，更要居安思危。欧阳明高认为，电池行业发展方向是低碳化、智能化、固态化。 

　　为什么要搞全固态电池？因为全固态电池具有技术颠覆的性能潜力，不是说它有这个能力，是有这个潜力。首先是高安全性。从液态到固态，硫化物固态电解质的热稳定性可以保持到300°C，液态电解质100°C就要蒸发，所以它增加了200°C的安全空间，对正常工作范围有安全保障。

　　第二是高能量密度，现在虽然并没有实现高能量密度，但是全固态电池有这个潜力。不仅从单体电池，而且从电池模组的角度也有这个潜力，因为可以做成双极板，从单体和模组两方面都可以提升能量密度。

　　第三是高功率特性。现在液态锂离子电池的离子传导是叫运载模式，要溶剂化，再要脱溶剂化，通俗讲就是离子在液态电解质中移动需要“坐船”，但是锂离子在固态电解液中间是跳跃模式，传递速率更高，导致充电速度大幅度提高，这就是高功率特性，这种快充和现在的快充大不一样。

　　第四是温度适应性。现在液态电池在低温环境下续航里程不理想。液态电解质，锂离子导率和温度直接相关，全固态电池的电解质在-30°C和100°C范围内都不会凝固，不会气化，所以温度适应性很好，不需要搞很复杂的热管理，也不会因为冬天容量大幅下降。

　　最后是材料选择范围更广，因为固态电池的电化学窗口宽。以上这样一些特性可以同时满足，所以全固态电池是动力电池重要的发展方向之一。

　　欧阳明高指出，当前中国固态电池技术路线多元化，以固液混合为主，国际上是以全固态为主。固液混合是氧化物和聚合物电解质等结合为主，硫化物在国内并不是主导技术路线。现在国内固态电池产业链比较完整，好多主流电池厂都在做固液混合、半固态，有些企业也在尝试装车。半固态电池的特点是固液混合电化学原理与液态锂离子电池相同，不属于颠覆性技术，是提升安全性的技术之一。半固态电池正在试装车，但是良品率、电池成本、充电倍率、循环寿命这些问题还需要解决。

　　从全行业看，既要发展渐近性半固态技术路线，又要防范激进型全固态技术路线带来的颠覆性风险。

　　全固态电池目前面临的挑战是巨大的，具有跨学科特性，技术门槛极高。首先是全固态电池产业化仍然面临一系列的科学难题，需要从关键材料、界面、复合电极、单体电池不同层面进行解决。其次是全固态电池的工艺设备挑战，必须与设备厂商同步。第三个问题是产业链挑战，中国电池产业链是全球最强大的，现在如果做全固态电池，从原料到基材生产、电芯/电池包装配、电池生产应用到电池回收，全生命周期的产业链都会造成巨大冲击。中国全固态电池的研发目前来看认识还不统一、力量比较分散、产学研不协调，需要联合起来建立协同创新平台，共同突破全固态电池产业化的关键技术。

　　展望未来，欧阳明高表示，人工智能正在改变材料的研发范式，将大幅度加速全固态电池的研发速度，这为2030左右实现全固态电池产业化突破增加了确定性。

　　中国动力电池材料体系的研发和产业化发展趋势，低成本电池很重要，这是现在的产业主体，但是同时也要高比能电池，我们要两头发力。高比能电池在2030年左右全固态电池产业化突破的可能性极大，我们要全力以赴，只争朝夕，要有紧迫感，共同努力实现中国电池产业持续引领全球。（文：杨晓红 图：中国全固态电池产学研协同创新平台）