【ART Report-02】全固态电池距离真正上车还需要多久?（有节选）
中国汽车工程学会汽车学会 2022-12-07
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关键科学问题取得突破
电解质的选择是全固态电池研发要考虑的首要问题。综合考虑离子电导率、加工性、稳定性和制造成本等诸多因素，目前更加接近产业化的电解质技术路线主要有两条：一是硫化物电解质，其离子电导率较高，但需要在材料稳定性、生产控制和成本方面做出较大努力；二是聚合物复合电解质，其可加工性更佳，可与无机固态电解质（硫化物/氧化物）等复合，提升综合性能。
为了进一步提高全固态电池的能量密度，电极材料的选择和瓶颈技术的突破同等重要。正极材料将向超高镍或富锂锰基升级、负极材料将向硅基材料或锂金属方向升级。然而，上述材料在与固态电解质一同构建全固态电池时，仍存在结构稳定性差、体积膨胀大、接触界面过小、界面接触失效、锂枝晶生长等科学问题，将影响电池的循环寿命和倍率性能。
除了材料之间复配的问题，电池系统的安全性也需要得到重视。固态电解质具有本征安全性，但全固态电池并不等同于绝对安全，电池系统仍存在一定的热失控和热扩散风险，也需要针对热扩散的不同阶段体系化设计安全与防护措施，加强电芯级别的热失控预警能力和系统级别的热扩散防护能力。
2、产业生态建立完善
对于电池生产而言，全固态电池对材料界面一致性要求更高，需要生产工艺创新升级，特别是涂布及叠片设备需重点开发。全固态电池的生产工艺选择需充分考虑电芯性能、大规模制造可能性、制造合格率、制造成本等因素。当前，全固态电池可一定程度上沿用湿法工艺，与现有产业链的兼容度约70%，干法工艺兼容度则略低，但部分设备依赖于定制化开发，尤其是正负极和电解质膜生产设备。
对于整车设计而言，全固态电池的搭载装车需要整车企业和电池企业针对电池结构、系统集成等协同设计。失去电解液的浸润后，全固态电池需要外部提供较高的束缚压力，以保证固固界面下电池反应的稳定进行。
原材料的高价格和供应链体系的不完善导致当前全固态电池的生产成本较高，远期将降至0.8元/Wh。根据测算，当前全固态电池的材料成本约为1.5-2.5元/Wh，显著高于当前的液态电池，远期成本目标为0.8元/Wh。
整体而言，全固态电池的真正上车将依赖于科学问题的突破和产业生态的完善，2025年和2030年将是两个关键节点。根据研究团队广泛调研与研讨，预计2025年前后将建立全固态电池试制线并推出搭载的原型车，2030年前后将可能实现全固态电池小规模量产并正式装车使用。
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