每经记者：朱成祥 张宝莲    每经编辑：陈豪杰

固态电池又迎来新突破 。

9月25日，清华年夜 学化学工程系发文称，张强团队互助在固态电池聚合物电解质研究领域取得盼望。其乐成开辟出一种新型含氟聚醚电解质，为开辟实用化的高平安 性、高能量密度固态锂电池提供了新思路与技术支撑。干系结果9月24日在线颁发 于《自然》。

现在，全固态电池主要有硫化物、氧化物、聚合物和卤化物四种路线。当下主流为硫化物，而此次张强团队领衔研发的是聚合物电解质。

四种技术路线，哪种将率先实现贸易化？

出发点研究创始人、研究院院长李振强对《逐日经济消息》记者体现：“全固态电池当下还没有真正量产，厂家均以小试、中试为主。现在判断技术路线是比较 辛苦 的，也是不科学的。”

对于全固态电池量产存在的问题，真锂研究院院长墨柯认为：“技术开辟上另有很多问题没有办理，更不必说量产。”

清华团队办理贸易化两年夜 难题

跟着 eVTOL（电动垂直起降飞行器）和人形呆板人的发展 ，能量瓶颈愈发突出。业界亟需一种高能量密度、高平安 需求的新型电池，这就是全固态电池。但全固态电池在技术开辟及量产上仍存在诸多问题。此中，离子电导率和固固界面问题最为突出。

高工产研方面告诉记者：“固态电池核心问题是在保证必定 离子电导率前提 下质料打仗的固固界面问题。”

而清华团队此次开辟出来的新型电解质，既能办理离子电导率问题，也能办理固固界面问题。

当下，国内外 主流厂商纷纷选在硫化物路线研发全固态电池，正是看中其离子电导率与液态电解质相差无几。不过，硫化物也存在不少问题，最突出的当属固固界面问题。

墨柯向记者解释了固固界面问题，其体现：“正负极的极片是固态，两者间夹的固态电解质也是固态。极片与电解质之间需严丝合缝，这样锂离子移动的通道就不会有停滞。如果固固界面之间存在裂缝 ，锂离子是无法在空气中流传的。只要存在裂缝 ，离子穿过的数目就将年夜 受影响，锂电池的工作也会受到影响。”

“刚临盆 出来的固态电池可以严丝合缝，但电池内部存在温度变革，而电池质料难以同步紧缩膨胀。经历多个轮回 后，固固界面必定 有裂缝 。是以 ，办理固固界面非常辛苦 。”墨柯说道。

此次清华团队使用原位聚合技术办理了固固界面问题。对此，墨柯称：“当固固界面涌现 裂缝 ，聚合物可以自觉展 ，去添补固固界面存在的裂缝 。”

值得一提的是，聚合物电解质虽然能够 办理固固界面问题，但其离子电导率较低，这也将影响充放电速度 以及锂电池各项性能。

清华团队的做法是，基于锂键化学原理 ，团队构建了奇特 的“–F∙∙∙Li⁺∙∙∙O–”配位结构，引导 形成具有高离子电导率的富阴离子溶剂化结构，进而在电极表面衍生出富含氟化物的稳定界面层，显著提拔了界面稳定性。

硫化物存在巨年夜 挑战

现在，主流厂商选择的是硫化物全固态路线。TrendForce集邦咨询分析师曾佑鹏告诉记者：“主流技术路线包括聚合物、氧化物、硫化物。硫化物技术路线最为热门 ，据TrendForce集邦咨询统计，环球已公布的固态电池研发技术路线中，约有37%选择此路线，尤其是日韩企业。”

对于硫化物存在的固固界面问题，也有厂商接纳类似清华团队的做法，纵然用原位聚合技术。

简朴来说，就是制备一个硫化物与聚合物混合电解质的固态电池。此中，硫化物离子电导率较高，而聚合物可以添补固固界面的裂缝 。云云一来，固固界面和离子电导率的问题都将获得 办理。

不过，硫化物不光存在技术上的挑战，还存在临盆 和代价上的挑战。

李振强体现：“硫化物最年夜 的问题，是遇水反应生成 硫化氢，而硫化氢是剧毒的。”

墨柯也进一步体现：“当下极片临盆 进程 中，无法做到完全没有水分。正极、负极的粉末，与粘结剂混合在一路 搅拌，然后再涂覆到铝箔、铜箔上，再烘干。别的，空气中也是有水分。”

代价上，按照 高工锂电质料 ，作为硫化物固态电解质的症结 前驱体，硫化锂占领 电解质质料本钱的77%至80%，当前市场代价高达300万元/吨至400万元/吨。

相比之下，电解液代价不够 2万元/吨。可以看出，硫化物固态电解质代价高昂。

别的，李振强也体现：“全固态四种路线中，聚合物电解质是最成熟的。聚合物已经搞了很多年，而且在手机电池里也使用了很多年。而硫化物电解质是全新的产品 ，其供应 链还不成熟。（硫化物）固态电解质，能够 每个月吨级出货的都很少。”

不过，对于清华团队所使用的含氟聚醚电解质供应 链是否成熟，其体现还必要进一步研究。

聚合物新突破 的意义

固态电池之以是备受追捧，一是平安 ，二是续航。平安 主如果 固态电解质提供，而续航取决于能量密度。后者与正极、负极质料选择亲密 干系，特别是正极质料。

负极质料方面，为了寻求能量密度，正在从石墨负极走向硅碳负极，远期将实现锂金属负极。而正极质料的选择则相对守旧，很多厂商选择高镍三元。

究竟上，富锂锰基作为正极，其能够 实现的能量密度将年夜 幅超越高镍三元。据了解 ，以富锂锰下层状氧化物作为正极质料的固态电池系统 ，展现出实现能量密度突破 600瓦时每千克的潜力。

当前主流的硫化物电解质，适配富锂锰基较为辛苦 。高工产研称：“现在还没有办理硫化物固态电解质适配富锂锰基正极质料。若办理，可以年夜 幅度提拔锂电池能量密度，低沉 锂电池本钱，低沉 锂电池的资本 压力。拦阻点在于，高电压平台的富锂锰基正极质料与硫化物存在高电压适配问题，低电压平台的富锂锰基存在电压降征象（导致锂电池轮回 寿命低），综合性能不及三元质料，适配意义低。”

高工产研认为：“电解质在兼容高电压正极和强还原性负极方面，现在仍不成熟，当前实行室仍以高镍三元+硅基负极质料为主。”

而清华方面称，研究团队在聚醚电解质中引入强吸电子含氟基团，显著提拔了其耐高压性能，使其可匹配4.7V（伏）高电压富锂锰基正极，实现了单一电解质对高电压正极与金属锂负极的同步兼容。

也就是说，该电解质能够 匹配能量密度非常高的正极质料富锂锰基和负极质料锂金属。

“现在固态电池倒霉用富锂锰基，是由于多方面缘故起因，比如轮回 稳定性相对较差，没有适配高电压的电解质也是重要缘故起因之一。”鑫椤资讯资深研究员龙志强体现。

贸易化何时到来？

对于全固态电池的贸易化是否已经到来，墨柯的答复是：“还早得很。硫化物技术另有很多必要办理的问题。如果用氧化物、聚合物电解质质料去做是可以的。但离子电导率太低，根本上实用代价很弱，正常的充放电速度 达不到。”

关于贸易化，李振强认为，由于电解质代价高昂，全固态电池将率先使用在低空飞行器、人形呆板人等对能量密度、充放电倍率请求 高的场景。

别的，其体现半固态电池的贸易化已经开端 。这主要受罗马仕充电宝事故的影响，行业从寻求低价转向寻求平安 。使用半固态电池本钱没有增加 多少 ，但平安 性要强上不少。

可以看出，平安 和能量密度两年夜 诉求正在催动固态、半固态电池的贸易化。而2027年，正是全固态一个非常症结 的时光 点。

李振强告诉记者：“磷酸铁锂和三元是颠末长时光 验证，其技术路线之争还发生逆转。全固态电池技术路线还没有颠末验证。明年将有一些样车出来，而产品 出来才会按照 终端客户的需求进行改进。这是一个不绝改进的系统 工程，而不是质料厂商、电池厂商、装备厂商本身传播鼓吹 （全固态电池）量产。”

此次清华团队的新突破 ，对于贸易化的鞭策 有何意义呢？

高工产研认为：“若办理了常温下聚合物电解质离子电导率低的问题，聚合物电解质年夜 概率可以替换硫化物固态电解质和氧化物固态电解质。主要系聚合物具备以下长处。一是固固界面打仗远远好于硫化物和氧化物；二是电池制备工艺简朴（与液态锂电池装备兼容性高），电池临盆 良率高，本钱低；三是聚合物电解质本钱低廉。”

也就是说，硫化物现在存在的固固界面、临盆 本钱、质料本钱等问题，对于聚合物而言难度较低。一旦聚合物办理离子电导率低的问题，或将成为全固态电池新的标的目的 。

正如液态电池中磷酸铁锂与三元质料的长期比武，全固态电池各类技术路线的角逐，才刚刚开端 。

逐日经济消息