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固态电池:3大技术路线,全固态和半固态差别在哪?

26-09-30 07:27 162次浏览
月影千江
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川菜、粤菜、鲁菜,这是按照菜系来分的;但也可以按照辣的程度来分,比如微辣、中辣、不辣。

所以,川菜也不一定都是最辣,也有可能是微辣。在电池技术路线里,也有类似的情况,比如氧化物路线里,就是既有半固态的,也有全固态的。

“十一”假期将至,在高速服务区充电站里,如果发现有的车,仅十几分钟时间,电量就能从两成干到八成,那么,这车就有可能装的半固态电池。

有说法认为,半固态只是过渡,全固态才是归宿。在技术路线上,除了上面提到氧化物,还有硫化物、聚合物。

那么,它们又是什么意思呢?接下来就来聊聊这个话题。

先搞清楚一个事。

氧化物、硫化物、聚合物这三大技术路线,说的是电解质的材料类型。半固态和全固态,说的是电池里还剩多少液态电解液。 这是两套完全不同的分类逻辑,参考菜系和辣不辣分类逻辑的区别。

“半固态和全固态。”

从今年的7月份起,一项国家标准正式实施,第一次用数字把半固态和全固态进行了区分,按液态电解液的质量占比来分。

液态电池,液态电解液占比超过20%,也就是我们现在大部分电动车用的电池。混合固液电池,也就是我们平时口中所说的半固态,液态电解液占比在5%到20%之间。全固态电池,液态电解液占比低于5%,还要额外通过一项严苛测试,即在120℃真空环境里烤6个小时,失重率不能超过0.5%,同时目视不能有液体渗出。

有一个细节,混合固液电池(俗称半固态)里仍然保留着隔膜,锂离子在液体和固体之间接力跑;而全固态电池里没有游离液体,锂离子只能在固体材料里穿行。

这个区别看似只是在数字量上的区别,但它直接决定了电池该怎么造、造出来贵不贵、能不能装车量产。

“氧化物路线。”

这是眼下落地最顺的一条。

氧化物路线的核心材料是陶瓷类的固态电解质,常见的有石榴石型LLZO和NASICON型LATP。可以把它想象成一块很致密的陶瓷片。

这东西的好处在于,化学性质稳定,不容易起火,而且跟现有的锂电池产线兼容性最好。这意味着电池厂不需要把整个生产线推倒重来,小幅改造就能上线。国内混合固液电池(俗称半固态)量产项目,大多数走的就是这条路线。

今年6月份,有企业对外宣布,国内首条万吨级氧化物固态电解质产线正式投料生产,直接把这类材料的产能从百吨级拉到万吨级。行业里管2026年叫混合固液锂电池量产元年,背后离不开的就是氧化物路线的产能支撑。

当然,它的短板也是有的,比如陶瓷又硬又脆。固体电解质和电极之间很难做到像液体那样严丝合缝地贴合,接触面容易产生高阻抗,阻碍锂离子传导。这个难题业界称为固固界面接触,这也是氧化物路线当下需要持续攻克的核心课题。

“硫化物路线。”

这是全固态里,寄予厚望最多的一条。

硫化物路线用的是含硫元素的固态电解质。它在学术圈和产业圈都被认为是最有希望实现全固态的方案。

最核心的优势是离子导电能力强。今年发表在学术期刊上的研究成果显示,实验室优化后的硫化物电解质在室温下的离子电导率可以达到13.6毫西门子每厘米,这个数字已经接近甚至超过了传统液态电解液的水平。导电能力强,意味着快充有更大的发挥空间。

有企业自主研发的全固态电池样车今年1月已经下线,硫化物电解质的离子电导率突破了10毫西门子每厘米,66Ah电芯通过了200℃极端热滥用测试,目前属于实车技术验证阶段。

当然,硫化物也有不足,比如怕水。遇到水汽会产生硫化氢,这是有毒的。所以生产这种材料,车间环境要求非常高,湿度控制必须极其严格。此外,它和正负极材料之间也容易发生副反应,对工艺精度的要求比氧化物高出不少。

“聚合物路线。”

显著的特点,柔软,但严寒对它不算友好。

聚合物路线用的是高分子材料,最典型的是PEO(聚环氧乙烷)。

它最大的好处是软。柔性好,能像保鲜膜一样紧紧贴在电极表面,制造工艺也相对简单。但它的问题是,常温下几乎不导电。

PEO材料在60℃以下导电能力极差,需要加热到60到80℃才能正常工作。这几年学术界一直在想办法,比如通过多阳离子掺杂来降低锂离子在聚合物链中的迁移阻力,实验室改性样品已经能把室温电导率提升到0.103毫西门子每厘米。但这个水平跟硫化物比,差距依然很大,离车用要求还是有相当距离的。

“写在最后。”

现在的情况是,根据公开的信息,混合固液电池(俗称半固态)已经开启装车进程。

全固态电池目前还处于实车验证阶段。有企业计划2027年实现全固态电池小批量产业化;还有的计划2027年正式启动装车示范。

行业里普遍的看法是,全固态电池大概率要到2030年之后,才有可能进入规模化阶段。短期内,混合固液电池会是高端车型上更现实的选项。

所以,开篇提到的那种快充的车,其中一部分搭载的可能就是混合固液电池;但也要留意,部分新款液态锂电池,同样能实现快速充电。

而全固态电池,还处在从实验室往生产线走的路上。它的确是值得期待的,但其间的路,也是需要走的。

参考资料:
经济观察报.新型电池产业“十五五”规划:全固态电池2030年初步实现规模化应用.2026年9月29日.
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