2021年一月，蔚來宣稱將于2022年第四季度交付裝配固態電池的新款汽車車型，能量密度超過360Wh/Kg，續航里程超過1000公里。這是業內首次有整車企宣布將量產搭載固態電池的車型，隨后市場有關固態電池的關注度明顯升高。

業界有關固態電池技術的探索已經持續多年，目前普遍觀點認為固態電池技術成熟周期仍有5-10年之久（技術成熟、成本下降、供應鏈重塑、裝車驗證）。2021年四月，國內動力鋰離子電池產業龍頭公司寧德時代董事長曾毓群在接受對話訪談中公開表示，“3-5年內能做到上車的，都不是全固態電池”。

在學術界，從不同層面提升固態電池穩定性的材料和方法近些年來成為大量科研工作者的關注焦點。同時，工業界也涌現出一批致力于推動固態電池產業化的中堅力量。固態電池出現和發展的驅動力是什么？主流的技術路徑包括什么方面？產業化的發展態勢是怎么樣的？本文嘗試從科研與產業雙重角度，為讀者重點梳理固態電池的技術探索前沿以及產業化推動力量，并對短時間內固態電池發展趨勢做展望。

固態電池發展的驅動力

新能源汽車的普及是遠期實現碳中和目標的關鍵一環。過去幾年尤其是2019-2020年，新能源汽車產業迎來爆發式上升，以特斯拉、比亞迪、造車新勢力為代表的電動汽車整車公司無論是在整車交付還是在資本市場表現都非常優異。動力鋰離子電池作為新能源汽車中的核心零部件自然也備受關注，新能源汽車產業鏈的爆發也帶動其上游的鋰離子動力鋰離子電池產業鏈迎來強勁上升。

鋰離子動力鋰離子電池的能量密度伴隨著全產業鏈的爆發式上升而不斷上升，這得益于電池材料以及制造工藝等多方面的改進。材料方面，三元材料/磷酸鐵鋰正極+石墨類負極是當下動力鋰離子電池主流采用材料；制造工藝方面，以寧德時代“CTP”技術和比亞迪“刀片電池”技術為代表的先進生產工藝也在提升著動力鋰離子電池的能量密度。目前鋰離子動力鋰離子電池的能量密度上限大約是300-350Wh/Kg。

持續推動動力鋰離子電池能量密度提升是解決新能源汽車里程焦慮的關鍵，也是當下和未來一段時間繞不開的主題。根據十四五動力鋰離子電池技術路線圖（《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》）的規劃，到2025、2030、2035年這三個關鍵時間節點時，高能量密度電池的目標分別將達到350、400、500Wh/Kg。

對固態電池的需求一方面來自對動力鋰離子電池體系更高能量密度的追求。鋰離子動力鋰離子電池的能量密度上限是受當前主流的石墨負極和或將成為主流的硅碳負極決定的，假如想要達到更高的能量密度，例如350Wh/Kg以上，甚至達到500Wh/Kg，則依賴以金屬鋰為代表的新一代負極材料。

金屬鋰具有超高的比容量（3,860mAh/g）和最低的氧化還原電勢（-3.040Vvs.標準氫電極），因此在未來高能量密度儲能體系（如全固態鋰離子電池、鋰硫電池、鋰氧電池）中均必不可少。因此固態電池的最終目標也是圍繞金屬鋰負極打造可產業化的電化學體系。

圖1｜采用不同材料得到的理論能量密度上限，金屬鋰負極可以做到350-500Wh/Kg（圖片來源：BatteryShowCase,QuantumScape,2020.12）

另一方面，固態電池也有望改善動力鋰離子電池的安全性和延長其使用壽命。目前商用化的鋰離子動力鋰離子電池均采用有機電解液，其優點是與電極材料浸潤性好，從而能夠保證電極材料的充分利用，且能夠在室溫環境下保持較高的離子電導率。但同時，有機電解液揮發性高、易泄露、易燃，存在安全隱患，例如最近兩年電動汽車自燃新聞屢屢引發社會關注。固態電池采用固態電解質（solid-stateelectrolyte）替代液態鋰離子電池中的電解液和隔膜，安全性能將得到改善，并且有望提升電池的單體能量密度和延長電池使用壽命。

固態電池研發面對的重要痛點

目前動力鋰離子電池主流是鋰離子電池，其核心組成包括4個部分：正極、負極、隔膜、電解液。在充電時，正極的含鋰化合物（如磷酸鐵鋰、鎳鈷錳或鎳鈷鋁三元材料）有鋰離子脫出，在電解液中穿過隔膜移動到負極，負極的碳材料（如石墨、硅碳負極）呈層狀結構，有很多微孔，到達負極的鋰離子嵌入到微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。反之，鋰離子從負極移動回正極就完成了一次放電過程。

在鋰離子電池首次充放電過程中，負極材料與電解液在固液相界面上會發生反應，在負極材料的表面沉積一層厚度約幾十納米的鈍化膜，這層膜被稱為固體電解質界面膜（solidelectrolyteinterface，SEI膜），鋰離子可以穿過SEI膜自由的在負極嵌入和脫出，但電解液中的有機溶劑分子不能通過，因此SEI膜的存在雖然會消耗一部分鋰，但也會對負極起到保護用途，從而提升電池的循環性能和使用壽命。

然而在電池長期循環充放電的過程中，當負極材料和SEI膜表面變得不平整，或當進行過充電、使用大電流充電時，負極表面會出現析鋰效應（Liplating），生長出鋰枝晶（Lidendrite）。

鋰枝晶不斷形成與斷裂，一方面會在斷裂后變成“死鋰”不再繼續貢獻容量，另一方面可能會持續生長甚至刺穿隔膜造成電池短路甚至引起爆炸。同時，鋰枝晶的形成還破壞了脆弱的SEI膜，新增了負極與電解液接觸的表面積，導致新暴露的鋰繼續與電解液發生反應，進一步降低電池的庫倫效率（充電效率），并縮短電池的循環壽命。

圖2｜金屬鋰負極令人困擾的鋰枝晶問題（圖片來源：Liuetal.,Pathwaysforpracticalhigh-energylong-cyclinglithiummetalbatteries,NatureEnergy,2019）

早在鋰離子電池實現商用化之前，StanleyWittingham（因鋰離子電池研發突出貢獻獲得2019年諾貝爾化學獎的三位科學家之一）在1970年代首次提出可充電鋰離子電池概念時，就嘗試采用金屬鋰作為負極。然而鋰枝晶問題在當時一直得不到解決，直到后來科學家放棄金屬鋰轉而采用石墨類電極，才實現了鋰離子電池邁向商業化的關鍵突破。

時至今日，經過學術界對鋰離子電池和固態電池材料體系和研究方法的多年探索，金屬鋰負極有望得到“復興”，這是實現固態電池產品化的關鍵前提。基于近年來在該領域取得的進展，《麻省理工科技評論》（MITTechnologyReview）也將“鋰金屬電池”列為2021年十大突破性技術（10BreakthroughTechnologies）。

固態電池研發的重要技術路徑

2017年，斯坦福大學材料科學與工程系崔屹教授團隊在NatureNanotechnology期刊發表綜述論文（Revivingthelithiummetalanodeforhigh-energybatteries），總結了學術界為提升金屬鋰作為負極材料的穩定性做出的努力和貢獻。我們將其整理成以下4個層面：

電解液層面，進行電解液化學成分調控，例如新增鋰鹽溶劑濃度、設計新型電解液體系、改進電解液添加劑等，目的是為了實現鋰的均勻沉積，抑制鋰枝晶形成；

電極-電解質界面層面，優化SEI膜的穩定性，例如設計人工SEI膜、在納米尺度上強化自然形成的SEI膜、或者使用3D銅集流體調節鋰的沉積行為使鋰沉積更均勻；

負極材料和結構層面，使用復合型穩定材料或者三維骨架結構減小充放電過程中負極的體積變化，但這方面的研究才剛開始。我們后文中介紹的三星電子設計采用Ag-C復合材料作為新型電池體系的負極就是這個層面的創新代表案例；

固體電解質層面，采用固態電解質替換有機電解液，包括無機固態電解質、聚合物固態電解質以及無機/聚合物混合固態電解質，固體電解質體系也正在從單一組分走向多元復合。

圖3｜提升金屬鋰負極穩定性的重要技術路徑/研究手段（圖片來源：Zhangetal.,Towardspracticallithium-metalanodes,ChemicalSocietyReviews,2020）

其中，固態電解質是目前國際上固態鋰離子電池專利申請量最多的技術領域，也是固態電池研發的核心。理想的固態電解質應具備以下性能：高彈性模量以防止被鋰枝晶穿透，常溫下鋰離子電導率高，化學穩定性高不與正極或負極材料發生反應，電化學窗口寬，界面阻抗低，界面接觸良好等。

圖4｜理想的固態電解質性能（圖片來源：Fanetal.,RecentProgressoftheSolid-StateElectrolytesforHigh-EnergyMetal-BasedBatteries,AdvancedEnergyMaterials,2018)

整體上，固態電解質可以分為陶瓷（無機）固態電解質和聚合物（有機）固態電解質兩大類，前者又可進一步細分為氧化物、硫化物、氮化物、磷化物等，目前研究較為深入且更加有潛力的是氧化物和硫化物兩類。氧化物中根據晶型可以分為鈣鈦礦型、石榴石型、NASICON型、LISICON型，石榴石型和NASICON型綜合來看是氧化物類中相對更加有潛力的材料。

不同材料的性能差異巨大。聚合物固態電解質的鋰離子電導率低、彈性模量低，沒辦法有效的阻擋鋰枝晶生長，但其界面接觸比無機固態電解質更好，柔性易加工。陶瓷固態電解質相比于聚合物固態電解質鋰離子電導率較高、彈性模量高，但陶瓷固態電解質的缺點是界面接觸差且會因此導致界面阻抗高；具體來看，硫化物類固態電解質鋰鍺磷硫（LGPS）的鋰離子電導率接近液態電解質，但對空氣極為敏感；NASICON型氧化物雖然離子電導率不高，對金屬鋰也不穩定，但是可以耐受水的侵蝕；石榴石型氧化物固態電解質鋰鑭鋯氧（LLZO）在空氣中相對穩定，離子電導率介于硫化物和聚合物之間，對金屬鋰化學穩定，但界面問題是挑戰。

我們舉石榴石型氧化物鋰鑭鋯氧（LLZO）為例。2019年，南策文院士團隊在Joule期刊發表論文論述了LLZO的潛力，他們認為LLZO在以上四種典型固態電解質中綜合性能是最優的，最具應用前景。南策文院士接受CellPress專訪時解釋了LLZO現實應用的相對優勢，具體包括：

1）LLZO離子電導率以及可達到的面電阻可以滿足應用的需求；2）LLZO粉體材料可以在大氣環境下實現規模化生產；3）LLZO在化學上對鋰金屬穩定，為鋰金屬負極的使用供應了可能，LLZO的電化學窗口寬，可以和高電壓正極相匹配，這些都為高能量密度固態電池的實現供應了材料基礎；4）近幾年來，越來越多的研究人員關注LLZO的研發，澄清了很多制約LLZO應用的瓶頸問題的關鍵機理，并給出了切實可行的解決方法。不過界面問題的挑戰依然艱巨，南策文院士也表示LLZO固態鋰離子電池投入實際應用還需5-10年。

圖5｜4種典型固態電解質性能比較（圖片來源：Zhaoetal.,SolidGarnetBatteries,Joule,2019)

如何平衡離子電導率、彈性模量以及界面接觸和界面阻抗之間的兩難問題，還要做大量的工作。其中一個很好的策略是將陶瓷和聚合物兩種固態電解質進行結合，例如將陶瓷和聚合物組合成三明治結構，或者將二者編織成三維納米導線結構。這個方向值得我們持續關注。

圖6｜兩種將陶瓷和聚合物固態電解質進行組合的示意圖（圖片來源：Linetal.,Revivingthelithiummetalanodeforhigh-energybatteries,NatureNanotechnology,2017）

除了電池材料領域追求不斷的創新，固態電池的生產制造工藝同樣要投入大量的工作。因為金屬鋰負極和固態電解質的存在，固態電池與鋰離子電池的生產制造流程差異非常大。固態電池順利實現產業化應用的前提是技術成熟和成本可控，如何在未來將固態電池的生產成本控制在可行的范圍內，前方依然有很長的路程要探索。

圖7｜基于硫化物電解質的固態電池與傳統鋰離子電池生產制造流程比較（圖片來源：Schnelletal.,All-solid-statelithium-ionandlithiummetalbatteries–pavingthewaytolarge-scaleproduction,JournalofPowerSouces,2018）

推動固態電池產業化的核心力量

近幾年，專業從事固態電池研發的公司尤其是創業公司成為推動產業發展的重要力量，海內外整車廠積極擁抱和參與。在國內，清陶發展獲得了來自北汽、上汽、廣汽的多輪產業投資，除此之外還與合眾達成合作關系；輝能科技獲得了一汽的產業投資，同時蔚來、天際等與其就固態電池研發展開合作；在國外，固態電池全球第一股QuantumScape獲得了大眾、上汽的投資；SolidPower獲得了三星、現代、福特的投資，并與寶馬、福特達成深度合作伙伴關系；IonicMaterial獲得了雷諾-日產-三菱聯盟的投資。

另一方面，車企、動力鋰離子電池巨頭和鋰資源巨頭也積極布局固態電池。豐田自身在固態電池領域深耕多年，同時近年來也宣布與松下展開合作；三星近期采用新型負極材料體系在固態電池領域取得重大突破；寧德時代在固態電池專利方面持續積累勢能；贛鋒鋰業與中科院寧波材料技術與工程研究所合作，成立浙江鋒鋰；天齊鋰業通過投資衛藍新能源進入固態電池領域。

本文中我們對有一定產品和技術進展披露的固態電池研發商進行重點復盤，為讀者梳理推動固態電池產業化的核心力量（未全部覆蓋）。

我們注意到一個很有意思的現象，日韓公司多采用硫化物固態電解質技術路線，而我國公司多采用氧化物為主，歐美公司在聚合物、氧化物、硫化物路徑選擇上相對更均衡。豐田、三星在硫化物領域積累深厚，壓重注打造全固態電池；而我國和歐美公司則更加有可能采取從固液混合/半固態電池到全固態電池過渡的形式分步實現。

以下，清陶發展、衛藍新能源、輝能科技、QuantumScape等重要采取氧化物固態電解質路線；豐田、三星電子、SolidPower等重要采取硫化物固態電解質路線。

圖8｜固態電池全景圖（圖片來源：Solid-statebatterylandscape,QuantumScape,2021.03）

清陶發展

清陶發展2014年成立，由我國科學院院士、發展我國家科學院院士、清華大學材料科學與工程研究院院長清南策文創辦。北汽、上汽、廣汽分別領投了清陶E輪、E+輪、E++輪融資，2021年三月，清陶完成了上海科創基金領投的F輪融資，公司估值已超100億人民幣。根據清陶披露，公司現已建成“新能源材料—固態鋰離子電池—自動化裝備—鋰離子電池資源綜合利用—科研成果孵化—產業投資”的完整產業生態鏈。

技術路線方面，根據官網披露，清陶重要采用納米級鋰鑭鈦氧（LLTO）、鋰鑭鋯氧（LLZO）作為固態電解質材料。產量方面，2018年清陶建成國內首條固態鋰離子電池產線，產量規模0.1GWh，產品在特種安全領域開展應用。2020年七月，清陶在江西省宜春市建成投產首期年產1GWh固態鋰離子電池項目，投資5.5億元，并計劃二期新增產量9GWh，投資49.5億元。

清陶開發的第一代量產型動力固態鋰離子電池產品于2019年通過國家機動車產品強檢，并與北汽、上汽、廣汽、合眾等多家整車廠就上車開展合作溝通。合眾、北汽也分別在2020年七月展示了搭載清陶固態電池系統的哪吒U、北汽藍谷固態電池版純電動樣車。

衛藍新能源

衛藍新能源依托于中科院物理所于2016年成立，是物理所清潔能源實驗室固態電池技術的唯一產業化平臺。創始團隊包括我國工程院院士、中科院物理所研究員陳立泉，北汽新能源前總工程師俞會根，中科院物理所研究員李泓。衛藍目前已經獲得中科院物理所和中科院科技成果轉化基金的投資，以及天齊鋰業、三峽資本的產業投資。

衛藍新能源采用氧化物固態電池路線，根據公開信息，目前公司完成了300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態電池設計開發，已經給多家國際國內整車廠送樣測試，成功通過針刺、擠壓、過充、短路等濫用試驗，循環壽命達到1200次以上。

輝能科技

輝能科技（ProLogium）的固態電池于2017年量產，重要應用于消費電子和可穿戴電子產品市場，之后，輝能正式進軍電動汽車市場。2020年，輝能完成了中銀投資、一汽的1億美元D輪融資。根據輝能公開披露消息，目前已經有6家整車廠與輝能簽署了框架協議，其中就包括一汽。

輝能的固態電池技術路線是采用鋰陶瓷（Lithium-Ceramic）固態電解質，同時也包括少于10%的液態電解質，電極方面，2020年以前輝能采用的是LCO（鈷酸鋰）+石墨負極的配方，從2020年開始調整為高鎳三元正極+硅氧負極，這樣預期到2025年能夠達到接近900Wh/L的體積能量密度，同時能夠保持良好的安全性。輝能也表示目前330Wh/kg、850-880Wh/L的能量密度在實驗室中已經可以實現，但因為成本的因素目前還不能量產。

產量方面，2020年七月，輝能大陸區總部及全球產業基地項目落地杭州臨安區，并宣布分兩期建設2GWh、5GWh的固態鋰陶瓷電池芯產業化項目，并同時將考慮與車企合資建置產線，預計2023年四季度兩期產量全部建成。此前，輝能分別在桃園建設了40MWh、1GWh的G1和G2廠產量。

圖9｜輝能科技（半）固態電池產品能量密度規劃路線圖（圖片來源：第一電動）

贛鋒鋰業

2017年，贛鋒鋰業引入中科院寧波材料技術與工程研究所研究員許曉雄團隊，成立浙江鋒鋰新能源科技有限公司，切入固態電池研發。2021年四月，贛鋒鋰業披露公司第一代固態電池做了中試線，設計產量為0.3GWh，目前正在開發第二代基于高鎳三元正極、含金屬鋰負極的固態電池，能量密度超過350Wh/Kg，循環400次。

豐田

豐田是全球最早進入固態電池研發的公司，可追隨到2004年，目前在固態電池領域已經積累了超過1000項專利，遙遙領先于其他公司或組織。2019年，豐田宣布與松下合作開發固態電池，并于當年展示了固態電池樣品。2020年，豐田宣布將推出搭載硫化物固態電池的車型，最早可能于2022年實現量產。在今年舉辦的東京奧運會上豐田有可能展示其最新成果。

三星電子

2020年三月，三星電子旗下SamsungAdvancedInstituteofTechnology（SAIT）在NatureEnergy期刊發表固態電池研究進展論文，提出了一種以銀-碳復合薄層作為負極、以硫化物材料為固體電解質，以高鎳三元材料為正極的新型電池材料體系，在無過量鋰添加的條件下，這種容量0.6Ah的原型電池實現了超過900Wh/L的體積能量密度，超過99.8%的庫倫效率，以及長達1000次的循環壽命。

在這種新型的電池材料體系中，銀-碳復合層作為負極或者說金屬鋰與固體電解質之間的過渡層，有關循環充放電的穩定性起到了關鍵用途。單純使用碳或者銀都達不到二者協同的效果。在首次充電后，金屬鋰穿過銀-碳層沉積在負極，少量的鋰和銀結合成銀鋰合金，并分布于過渡層及鋰層內，對鋰層的致密規整化有積極用途。放電后，鋰層完全消失，金屬鋰回歸正極。經過多次循環后，銀在復合負極中的位置向負極集流體富集，電池的循環性能得到保持。

目前這種新型電池的室溫和低溫性能相比于傳統鋰離子電池仍有很大差距，且高昂的材料成本是規模化應用的阻礙，后續仍需大量工作。

圖10｜三星電子設計的基于Ag-C復合負極材料的新型固態電池（圖片來源：Leeetal.,High-energylong-cyclingall-solid-statelithiummetalbatteriesenabledbysilver–carboncompositeanodes,NatureEnergy,2020）

QuantumScape

QuantumScape是一家專門做金屬鋰固態電池的美國公司，2010年公司從斯坦福大學科技成果轉化而來，創始人包括JagdeepSingh、斯坦福大學教授FritzPrinz、斯坦福大學研究員TimHolme。該公司于2020年十二月在紐約證券交易所上市，成為全球固態電池行業第一股。

QuantumScape目前擁有固態電池相關專利技術200+，超過250名員工，總融資額超過了15億美金。大眾集團在2018年、2020年分別向其投資1億和2億美金，并與其成立合資公司。該公司其他知名投資人還包括比爾·蓋茨、大陸集團、BreakthroughEnergyVentures、上汽集團、Lightspeed、KhoslaVentures、KPCB等等。

QuantumScape開發的是基于100%固態陶瓷電解質（solid-stateceramicseparator）的鋰金屬固態電池。QuantumScape公開披露的測試數據表明該電池：1）可支持快充，15分鐘可以充滿80%；2）具有良好的循環壽命，單層電池循環1000次依然能夠保持80%以上的容量，多層電池可循環800次并保持約80%容量；3）在零下30攝氏度的低溫環境中也能保持一定運行狀態。

目前QuantumScape給出的相關數據還是基于電池片原型，并非電芯cell，距離裝車還有較遠的距離，根據公司的量產規劃，預計最早實現大規模量產裝車是在2026年前后。

根據中金公司的解讀，QuantumScape的固態電池技術路線極有可能是氧化物體系下的石榴石狀復合氧化物固態電池，電解質體系為鋰鑭鋯氧（LLZO）。這種材料是固態電解質中對金屬鋰負極適配性較優的體系，可以做成隔膜產品，但同時也有高界面阻抗等缺點，且制造工藝復雜。因此，鋰鑭鋯氧電池單體從理論性能上具備一定的實用性，但距離量產還有很長的距離。

圖11｜QuantumScape發展里程碑（圖片來源：AnalystDay,QuantumScape,2020.10）

圖12｜QuantumScape生產的基于陶瓷材料的固態隔膜與單層電池片示意圖（圖片來源：BatteryShowcase,QuantumScape,2020.12）

圖13｜QuantumScape量產規劃：大規模量產裝車最早可能在2026年（圖片來源：AnalystDay,QuantumScape,2020.10）

SolidPower

SolidPower于2012年成立于美國科羅拉多州，從科羅拉多大學Boulder分校衍生出來，重要生產基于硫化物固體電解質的全固態電池。SolidPower就全固態電池開發與寶馬、福特開啟了深度合作伙伴關系。同時該公司還獲得了來自三星、現代、福特、VoltaEnergyTechnologies、Solvay等產業方的投資。目前公司在科羅拉多州路易維爾市擁有MWh產量的電池生產線。

2020年十二月，SolidPower披露了該公司研發的22層20Ah、能量密度達到330Wh/Kg的全固態金屬鋰離子電池進入量產。按照規劃，2022年能量密度將提升到400Wh/Kg。根據最新的測試數據，SolidPower的2層原型電池在室溫下（29攝氏度）可循環超250次，10層2Ah原型電池在室溫下可循環超30次。

SolidPower宣稱其研發的全固態金屬鋰離子電池可以利用現有的鋰離子電池產量進行生產制造，時間規劃上，最早將于2022年進行上車測試，搭載其固態電池的量產車型最早可能在2025年開始生產。

圖14｜SolidPower最新固態電池公布（圖片來源：SolidPowerCompanyUpdate）

圖15｜SolidPower固態電池測試數據（圖片來源：SolidPowerCompanyUpdate）

展望固態電池的未來

回顧可充電鋰離子電池的發展簡史，從StanleyWittingham在1970年代首次提出可充電鋰離子電池概念，并采用金屬鋰作為負極、層狀硫化物（二硫化鈦）作為正極，到JohnGoodenough在1970年代末1980年代初改進正極材料為層狀氧化物（鈷酸鋰）、吉野彰1980年代開創可嵌入鋰離子的富碳材料作為負極，再到1991年索尼公司公布首個商用可充電鋰離子電池，鋰離子電池的研發跨度橫跨幾十年，且在此之后在科研和工業界的聯合推動下仍不斷迭代，直到我們今天熟悉的現狀。

圖16｜早期鋰離子電池研發里程碑（圖片來源：Xie&Lu,Aretrospectiveonlithium-ionbatteries,NatureCommunications,2020）

固態電池的出現是鋰離子電池研發的延續，從鋰離子電池的研發簡史可以推斷，固態電池的研發也將經歷以十年為單位的技術探索、試錯、迭代、優化，這不是一件一蹴而就的易事。鋰離子電池的研發成功集成了全世界幾代優秀科學家的成果，又因為消費電子、電動汽車、儲能系統的大規模應用成為產業發展的關鍵性因素。固態電池也必定離不開全世界科研與工業界的相互融合，迎著碳中和時代的新需求，共同向前人的成果發起挑戰。

目前看來，從鋰離子液態電池向全固態電池的過渡依賴技術的迭代，中間將會出現半固態或混合固態電池，液態電解質可能將作為固態電解質的補充而非直接被全部替代，穩定的復合材料而非金屬鋰作為負極短時間內可能更為現實。固態電池應用領域的滲透有可能依次遵循特種設備、消費鋰電、動力鋰電的路徑。

固態電池不同的研發技術路線還沒有明顯的勝負之分，在一段時間內，采取不同技術路線的固態電池研發都將持續（例如不管是采用哪種材料體系的固體電解質），并都有機會成為下一代電池技術的核心。

當下，液態鋰離子電池產業依然保有極其旺盛的生命力，到2025年前，液態鋰離子電池仍是市場主角。可能最早在2023年前后，半固態電池將逐漸進入市場，且因為量產有限成本高企僅在對能量密度要求較高的高端車型上出現，之后的5-7年時間是半固態電池向全固態電池進化的關鍵期，2030年前后全固態電池可能將較為普及（這里具體時間不是絕對的，或許隨著技術的爆發成熟期更早到來，僅供參考）。

2030年及之后，全固態電池可能將極大程度消解消費者對新能源汽車的里程焦慮問題。且隨著充電樁等基礎設施的普及，純電動汽車相比于燃油車和混合動力車型也將更加有競爭力，并有可能在此基礎上走向純電動汽車對燃油汽車的完全替代。這是人類全面邁向碳中和時代的關鍵一步。

特別致謝

感謝吳凡老師對本文的技術指導意見。吳凡老師現任我國科學院物理研究所特聘研究員、博士生導師，我國科學院物理研究所長三角研究中心科學家工作室主任，天目湖先進儲能技術研究院首席科學家。他的重要研究方向為全固態電池及固態電解質的基礎科學及產業化應用研究。

有關絡繹知圖

絡繹知圖是集科技數據、智能分析、學術服務于一體的科技大數據平臺，以透視未來的科技本質為使命，面向學者、高校、科研機構以及從事科研成果轉化的相關群體，供應研究型數據庫、分析工具、學術會議、學術社區等功能，并通過媒體傳播原創研究有效放大學術研究的影響力。