固态电池，为何总是这么近，那么远？（上）

摘自 屠波 秦朔朋友圈

只有置身于全球能源转型的宏大叙事中，才能理解为何固态电池会成为全球能源技术争夺的高地。

一切源于21世纪初，全球汽车产业行驶到了十字岔口。在减碳的共识下，寻找新型替代能源成了决胜未来的关键。

敢于押注“氢能”的日本，从20世纪70年代就开始了氢能研究。特别是在2011年福岛核事故后，氢能被提升至国家战略高度。2014年，丰田推出量产氢燃料电池车Mirai，象征着日本对“氢社会”的雄心。

凭借精密材料与制造优势，日本计划避开与中、韩在传统锂电池领域的正面竞争，企图通过全新赛道实现超越。

然而，“专利壁垒+封闭生态”的惯性思维，让氢能几乎成了日本的单人游戏。建设成本高达数百万美元的一座加氢站，让产业链难以形成规模效应。

截至2024年的最新数据，全日本加氢站仅有尴尬的166座，距离2030年1000座的目标，达成率不足两成。

几乎同一时期，中国则做出了不同的选择。2012年，国家“十二五”规划明确了以纯电动汽车为主的新能源汽车发展路线。在政策、资本与市场的合力下，催生了全球产业最富活力，技术应用前沿，产品选择多样，同时也是竞争最惨烈的电动车市场。

据中汽联统计，2025年新能源车销售渗透率首次超过50%，已经超越燃油车，特别是在一线城市和经济发达区域，电动车逐渐普及成为主流。可甜蜜的烦恼也随之而来，宁德时代的麒麟电池、比亚迪的刀片电池，已将现有材料体系的性能推向极限，现有锂电池技术的天花板，触手可及。更高的能量密度、更可靠的安全性、更快的补能速度，成为困扰产业的“不可能三角”。

此时，固态电池所能达成的能量密度、安全特质和超快充电，似乎成了最优解，让不同技术路线找到了交汇点。无论是日本的氢能还是中国的纯电，都不约而同地将“下一代电池”的答案，指向了固态电池，让其一跃成为决定未来全球汽车与能源产业格局的终极武器。

二十世纪初，当全球产业界还沉醉于液态锂电池的商业化浪潮时，丰田的研发团队悄然锁定了一个方向——硫化物固态电解质。这是一种天赋异禀的材料，其室温离子电导率可与液态电解液相媲美。

但硫化物的完美外表之下，难掩娇贵体质。硫化物材料对水分和氧气极其敏感，微量的水汽就足以使其分解变性，甚至产生有害的硫化氢气体。

这意味着，常规的无尘车间无法满足生产要求，必须建造实验室级别的超级干燥房，将空气露点控制在-60℃以下。超过半导体工厂的洁净度要求，以及高昂的能耗，让造价陡然飙升。

曾在丰田合作实验室工作过的工程师，将工厂比作圣殿，他回忆说：每一个环节都在氮气保护下进行，操作人员仿佛在太空中作业。哪怕为了小数点级别的性能提升，都可能要对整个干燥系统进行长时间的调试。

为了追求材料的极致纯洁性，数十年来，丰田为此投入了数亿美元，构筑了超过1300项的核心专利壁垒，只为在硫化物的圣殿里加冕。

然而，极致的环境要求，令规模化生产变得遥不可及。丰田的全固态电池量产时间表，从最初的2020年，一路推迟至2027～2028年，最近一次模糊在“2030年前后”。奉为圭臬的工匠精神，让丰田知道如何做出世界上最精致的样品，却忽略了再好的产品，也需要以合理的成本、规模的产量、稳定的性能生产出来，就好比生产雨刮器一样。

2025年7月，日本百年精密仪器公司岛津制作所宣布，将与大阪都立大学签署协议，共同开发针对全固态电池材料的尖端分析测量方法。不难看出，执着的日本产业界，仍试图从根源上解决硫化物材料体系的稳定性与工艺难题。

只是谁都不知道，时间的玫瑰何时会盛开。

相比日本，中国的固态电池，起步并不算晚，却选择了另一条路。

20世纪80年代，刚从德国马普学会固体研究所访学归国的陈立泉，一头扎进北京中科院物理所的一间简陋实验室。当时的科研条件非常艰苦，实验用的手套箱是漏气的，只能用胶带封补，二手的压片机也是自行改装过的。靠着“小米加步枪”，陈立泉带着团队，不断尝试压制锂镧锆氧（LLZO）薄片。

1988年，中国第一块固态电池样品诞生！虽然它仅能点亮小灯泡，却照亮了中国电池能源产业的未来。1996年，陈立泉团队牵头起草了国内第一份关于发展锂离子电池的建议书，直接推动了国家“863”计划相关项目的设立。

2001年，陈立泉荣获中国工程院院士称号，如今提起他，有个更为响亮的名号：中国锂电池之父。他培养了诸多在中国锂电池行业担当中流砥柱的科学家和企业家，宁德时代创始人曾毓群，就曾在他门下，就读博士。

虽然常年泡在实验室，陈立泉却非常接地气，他深知再先进的技术，也需要市场验证。“好文章不等于好技术，好技术不等于好产品”，是他的口头禅。这句话不仅是中国固态电池产业的最佳注脚，也让主攻氧化物固态电解质，并接受“半固态”的过渡形态，成为科研界和产业界的共识。

与日本专攻的硫化物相比，中国选择的氧化物，虽然材料初始电导率不占优，但胜在环境稳定性好，足够皮实。不追求材料的绝对完美，而是通过系统工程方法，聚焦解决产业化难题，这奠定了中国在固态电池竞赛上的总体基调。

在动力电池领域，安全始终是万众瞩目的话题。相比充盈电解液的液态电池，固态电池由电解质组成，安全性毋庸置疑。但全固态要求电解质绝对“纯净”，这在工程上近乎不可能。

宁德时代在攻坚界面阻抗时，发现无论怎样优化氧化物电解质本身，界面问题依旧。他们换了个思路，主动引入 “杂质”，研发出一种 “梯度复合界面层” 。在硬质的氧化物电解质和电极之间，构筑一个兼顾离子导通和机械缓冲的过渡区。就像在玻璃与钢板之间，加入一层纳米级的特种缓冲材料，既传导离子，又化解应力。依靠这一“不纯粹”的设计，关键电芯的界面阻抗一举降低超60%，并通过针刺安全测试。

2016年8月，同在中科院物理所，长期研究动力电池技术的俞会根，找到陈立泉和研究员李泓，共同创办了卫蓝新能源。作为国内最早投身固态电池研发生产的卫蓝，一边手握物理所导入的核心专利，另一边则与整车厂牵手，寻找商用落地场景。

让卫蓝真正出圈的，是2023年底的一场马拉松直播。当时，蔚来汽车董事长李斌驾驶着150kWh电池包的ET7，完成从上海到厦门的长途奔袭，全程1044公里，途中没有进行任何形式的补能。

直播所用的电池包正是卫蓝为蔚来定制的半固态电池。在刷新了电动车续航纪录的同时，也让卫蓝独创的“原位固态化技术”，第一次从实验室开上了高速公路。

长久以来，固态电池的“固-固界面”接触难题，始终是难以逾越的天堑。传统固态电解质与电极材料间如两枚生硬的硬币，难以紧密贴合，导致电池性能衰减、安全风险攀升。卫蓝团队另辟蹊径，将液态前驱体注入电池，再通过精准温控，使其在内部“原位生长”为固态电解质，如同水渗入沙粒般自然填满每一处孔隙。这一过程被形象地称为“煮鸡蛋”——从液态到半固态，最终完成固态化蜕变，从而消除界面顽疾。

与卫蓝并称固态电池“双子星”的清陶能源，在“原位固态化”技术方面同样有着深厚功底。与卫蓝背靠中科院物理所，深谙化学反应控制不同，清陶依托的是清华大学在陶瓷材料方面的独门绝技。

清陶采用的是半固态、准固态、全固态三步走的技术策略。通过氧化物、卤化物和聚合物的复合体系，结合干法工艺的技术突破，清陶的工程师让电解质前驱体在电极材料的孔隙中直接反应、结晶，形成“你中有我、我中有你”的一体化结构，以材料体系的整合创新，解决固－固接触的难题。这好比不是先做好砖再砌墙，而是让墙体自己生长，一体成型。

2026年1月，内蒙古牙克石的极寒测试场，气温零下40℃。搭载清陶能源半固态电池包的车辆，历经多项严苛的测验，最终顺利过关。

横贯在固态电池商用路上的难题，远不止这些。逢山开路，遇水架桥，中国方案总是跳出实验室，进入工厂和市场，找到实用、能用、好用的最短连接线。或许都不完美，但每一次打磨，它们都用结果在证明：即便是最尖端的制造业竞争，胜利也往往不取决于最闪耀的技术，而是取决于坚韧、灵活、贴近市场的产业化路径。