固态电池能否成为燃油车的 “终结者”？
如今，新能源车的发展可谓是如火如荼，逐渐改变了我们的出行方式。然而，电动车也存在一些让人头疼的技术瓶颈，像续航短、充电时间长，还有偶尔出现的电池起火新闻，都让人心里有些犯嘀咕。不过，现在似乎有了破局的希望，广汽、丰田、LG 等巨头都计划在 2026 年实现固态电池的量产装车，这引发了大家的热议：固态电池真的能终结燃油车时代吗？
先来看看固态电池的优势。首先就是续航能力大幅提升，普通锂电池的能量密度大概在 150Wh/kg 左右，而固态电池能轻松超过 400Wh/kg，甚至接近 720Wh/kg！这意味着同样大小的电池，固态电池能让电动车的续航里程翻倍，动不动就能跑个 1500 公里，这样一来，电车就不会再因为 “电量告急” 而满城找充电桩了。
充电速度也相当给力。传统锂电池快充时会产生大量热量，这不仅会降低电池寿命，还存在安全隐患。而固态电池因为没有液态电解质，不仅耐高温，还能承受更高的电流，充满电的时间能从半小时缩短到 10 分钟，几乎跟加油差不多快了。想象一下，一辆续航 1500 公里的纯电动车，充电 10 分钟就能跑 1000 公里，这是多么令人兴奋的事情啊！
更值得一提的是，安全性也得到了极大的飞跃。传统锂电池容易起火，就是因为液态电解质不稳定。而固态电池彻底取消了液态成分，就算短路、撞击，电池也不会发生剧烈反应。
这么看，燃油车好像真的要被淘汰了。但事情并没有那么简单，固态电池看似 “完美” 的背后，其实还有很多难题需要解决。
首先就是电池成本的问题。液态锂电池的成本就已经让不少人直呼 “吃不消” 了，以一辆搭载 100 度电池的电动车为例，目前这样的车几乎只存在于 20 万以上的中高端车型中。因为光是这一套电池组，就能占到整车成本的 30%-40%。如果换成固态电池，成本还要更高，有人估算过，固态电池的制造成本可能是现有锂电池的 4 到 5 倍。就拿蔚来汽车那个 150 度的半固体电池来说，成本就高达 30 万了，要是换成纯固态电池，电池成本可能会飙升到 50 万，普通消费者根本接受不起！
当然，成本问题并不是无法解决的。随着技术进步和规模效应的出现，固态电池的价格可能会逐步降低，但至少在未来几年，这条路并不好走。总之，不能让普通消费者买得起这种电池，就谈不上替代燃油车。
除了成本，基础设施的参差不齐也决定了纯电车还有很长的路要走。不能认为中国的电费便宜，全球的电费就都一样便宜；也不能觉得我们有 300 万个公共充电桩，全世界就会有更多。以德国为例，家用电费高达每度 0.4 欧元（折合人民币约 3 元），在家充一次电可能比加一箱油还贵。再看看美国，虽然电费相对便宜，但高峰时段的充电价格动辄翻倍。还有些地方，比如加州，因为电网负荷问题，充电站经常限流甚至停运。那些发展中国家甚至欠发达国家的情况可能更糟糕，他们其他方面的事情都还不健全，怎么可能为了电车的发展，去建那么多充电桩，搞基础设施的升级呢？
所以说，固态电池虽然前景诱人，但要立刻替代燃油车，还为时尚早。
不过，固态电池的发展确实是一个值得期待的方向。从目前的情况来看，全球各大车企和电池制造商都在积极布局固态电池技术。比如，丰田从 20 世纪 90 年代就开始研发固态电池，2010 年推出了硫化物固态电池，2014 年样品电池能量密度达到 400Wh/kg，2020 年其全固态电池装车并在测试路段进行试运行，计划在 2025 年推出第一款配备全固态电池的混动车型。三星 SDI 也计划在 2027 年量产全固态电池，日产则计划在 2028 年实现量产。
在固态电池的技术路线方面，主要有氧化物、硫化物和聚合物这三大类。氧化物固态电解质稳定性好，但界面阻抗大，容易生长锂枝晶，目前寿命问题、导电率问题都还没有完全解决。硫化物电解质离子导电率较高，但其制备工艺复杂，环境稳定性差，生产成本高，界面不稳定容易与正负极材料发生副反应，导致内阻增大。聚合物固态电解质机械加工性能好，但其在室温环境下离子导电率低，导致电池性能差。
不过，也有一些企业在固态电池领域取得了不错的进展。例如，2024 年 4 月，重庆太蓝新能源公司成功研发并制造出全球首款符合车规标准的全固态锂金属电池，其单体容量达到了创纪录的 120Ah，经实测其能量密度高达 720Wh/Kg，一举刷新了体积型锂电池在单体容量和能量密度方面的全球纪录。北京纯锂新能源科技公司投资建设的中国首条全固态锂电池量产线也在 2024 年 10 月正式投产。
除了上述优势，固态电池还有其他一些亮点。比如安全性更高，液态电池里面存在液态电解质，容易受温度、压力等因素影响，发生泄漏或燃烧的风险。而固态电解质通常采用阻燃性能较好的陶瓷材料或聚合物材料制成，既不容易起火，更难以蔓延。根据中科院研究员陈汝颂的研究，以氧化物为主的固态电解质，热失控初始温度超过 600°C，最高甚至可达 1800°C，几乎杜绝了电池燃烧的风险。相比之下，传统锂电池在 100°C 至 150°C 之间，电池内部就开始发生反应和自加热，温度进一步升高。
使用寿命超长也是固态电池的一大特点。它不含液态电解质，不存在挥发问题，材料本身更稳定，在使用中更抗老化，寿命自然大幅提升。比如三星公布的新一代固态电池，使用寿命甚至达到 20 年！哈佛大学的研究也指出，固态锂金属电池的使用寿命同样可达 20 年，而且循环充放电次数远超传统电池。清华大学的研究团队开发出的全固态锂电池，在经过 20000 次循环后，仍能保持 71% 的容量。
充电速度又快又安全。传统锂电池在高功率快充时，液态电解质容易在高温下引发化学反应，导致电池过热甚至发生燃烧。而固态电池采用了固态电解质，耐热性和稳定性都远超液态电池，几乎杜绝了这种高温失控的风险。美国哈佛大学的研究团队开发的新型固态电池，不仅可以循环使用 10000 次，还有望在 3 分钟内实现完全充电。
然而，固态电池的研发和商业化并非一帆风顺。目前半固态电池在电动车的装车量已达 GWh 等级，电芯能量密度为 300-360Wh/kg，但量产初期的电芯价格高于 1 元人民币 / Wh。全固态电池正处于从样件电芯向工程化转化的阶段，量产初期成本较高，预计电芯价格将落在 1-3 元人民币 / Wh，EV 市场应用规模≤1GWh。
从成本方面来看，TrendForce 集邦咨询预估，半固态电池综合成本有望在 2035 年降至 0.4 元人民币 / Wh 以下；全固态电池在 2030 年后当形成一定规模（≥10GWh）时，电芯价格将降至 1 元人民币 / Wh 左右，到 2035 年经过市场大规模的快速推广后，电芯价格将有机会降至 0.6-0.7 元人民币 / Wh。
在聚合物路线方面，其制造工艺发展较早，相对成熟，和现有的锂电池制造工艺较为接近，具有较大成本优势，尤其以 PEO 基聚合物最为常见。但此类固态电池存在固态电解质室温离子电导率低、电压窗口窄的缺点，较难适配高电压型正极材料，不利于高比能电芯的设计。其次是 PEO 基聚合物电解质需要在 50-80°C 温度范围内运行，限制了其大规模商业化推广，因此还需设计电化学窗口更宽、离子电导率更高的聚合物电解质复合材料，以提升电池性能。
硫化物路线虽然性能潜力大，但面临材料成本偏高等劣势，目前硫化物固态电解质及其前驱体硫化锂材料尚未实现工业化批量制备，且硫化物电解质空气稳定性差、对水分非常敏感，因此对电池制造的环境要求较高，最终导致硫化物基固态电池成本高。预估硫化物基固态电池产业化初期电芯 BOM 成本在 1-2 元人民币 / Wh，当硫化物电解质规模量产后，中期（2030 年）电芯 BOM 成本预计在 1 元人民币 / Wh 以内，远期（2035 年）当固态电解质成本降至 30 万元人民币 / 吨以内时，电芯 BOM 成本有望降至 0.4 元人民币 / Wh 以下。
氧化物路线整体上机械强度高、热稳定性和空气稳定性好、电化学窗口宽，可适配高容量的正负极材料，但固态电解质与正负极活性材料的固固界面接触差，导致电池的内阻偏高。其综合成本介于聚合物和硫化物基固态电池之间，但也存在加工难度大等缺点，尤其是超薄型氧化物固态电解质隔膜，不利于电池能量密度的提升和单位瓦时成本的降低。目前常用的几种氧化物电解质，虽有部分企业具备千吨级量产能力，但市场应用层面还未规模化放量，材料实际售价接近其金属总成本的 10 倍左右，未来还有较大降本空间。
此外，固态电池的量产还面临一些技术挑战。比如安全性方面，虽然固态电池能有效抑制锂枝晶生长，但这一问题还没有得到实质性地解决。如果锂金属负极形成锂枝晶，可能会导致电池短路，影响使用安全。电池循环寿命和性能稳定性上也存在一些问题，如何更好地抑制循环充电下电池能量衰减，还需要进一步研究。
尽管存在诸多挑战，但固态电池的出现无疑为汽车行业带来了新的希望和机遇。它的高能量密度、高安全性、长寿命、快速充电等优势，让人们对其未来充满期待。随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，固态电池有望在未来成为主流电池技术之一，进一步推动新能源汽车的发展，加快燃油车的淘汰进程。
当然，也有观点认为，真正能替代燃油车的可能是插混这样的车型。因为它能满足兼顾两种场景下的需求，有电时可以用电，没电时还可以烧油，不用为基础设施所困扰。再加上油耗远比纯油车低，所以它们或许才是纯油车的 “终结者”。
那么，你觉得固态电池能否成为燃油车的 “终结者” 呢？或者你更看好哪种技术或车型来取代燃油车呢？欢迎大家一起讨论分享自己的看法！
