“期望越大，失望越大”，這句話在當下固態電池的討論中顯得格外貼切。隨著新能源汽車市場的蓬勃發展，固態電池作為下一代電池技術的熱門候選，頻繁出現在公眾視野中，每一次技術突破的報道都引發無數期待，可當我們冷靜審視，會發現其中既有令人振奮的潛力，也有不容忽視的現實挑戰。

要理解固態電池，先得從電池的基本結構說起。鋰電池構造并不復雜，正極采用鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料（鎳鈷錳酸鋰）等含鋰化合物，負極常見材料是石墨以及新興的硅基材料。正負極之間，電解質負責傳輸鋰離子，隔膜則防止正負極短路。充電時，外界電壓驅使正極鋰離子經電解質、隔膜嵌入負極，電子經外部線路從負極流向正極；放電時，鋰離子從負極返回正極，電子經外部線路從正極流出形成電流。固態電池和液態電池在底層原理上并無本質差異，區別主要在于電解質形態。液態電池使用液態電解質，多為“鋰鹽 + 有機溶劑”配方；固態電池則采用固體材料，有硫化物、氧化物、凝聚態等不同技術路線，二者差異根源在于微觀尺度下電解質形態的不同影響。

液態電池中，正負極浸泡在液態電解質里，電極被電解液充分浸潤，鋰離子通道暢通，因此具備較高的“倍率性能”，充電速度快、放電功率大。但也正因如此，電極和電解液持續反應，限制了電極材料選擇。例如，鋰金屬負極能量密度高，卻會與電解液持續反應，只能選用穩定性強但能量密度低得多的石墨負極。液態電解質中的有機溶劑是危險化學品，電池熱失控時，110度左右石墨負極與電解液反應，150度左右隔膜融化短路，溫度急劇升高，有機溶劑分解出易燃易爆氣體，正極材料高溫下分解釋放大量氧，極易引發劇烈燃燒甚至爆炸，這也是液態電池安全性受質疑的原因之一。

固態電池則相反，固態正負極與固態電解質是“點接觸”，無法形成液態的“面接觸”，鋰離子通道受阻，固 - 固界面阻抗高。不過，這種結構也有好處，電解質和電極界面反應不活躍，能使用多種高性能材料，理論上能量密度可大幅提升。但缺點同樣明顯，不借助加壓等技術手段，固體電解質和電極接觸不良，倍率性能不佳，充電速度和放電功率受限，且固態電解質離子電導率低于電解液，離子遷移不暢。不過在安全性方面，固態電池優勢突出，無需電解液，氧化物電解質和凝聚態電解質耐高溫性能優異，氧化物電解質甚至能在600度高溫下保持穩定。

固態電池真正無可替代的優勢，并非安全性，而是極高的能量密度潛力及隨之而來的經濟性。液態電池能量密度極限約為300wh/kg，常見三元鋰電池約200wh/kg，磷酸鐵鋰僅120wh/kg；而固態電池300wh/kg只是入門，400wh/kg是行業普遍水平，寧德時代和比亞迪等巨頭正沖擊500wh/kg。以獲得一度電為例，液態電池方案需5公斤三元鋰電池或8公斤多磷酸鐵鋰電池，固態電池方案僅需2公斤多。當前純電汽車動力電池多達100度，液態電池包重量達500kg甚至1噸多，續航約700km，但電池增大使車輛自重增加，影響底盤、懸架、操控性和安全性，邊際效應導致收益降低。若采用固態電池，100度電池包重量僅200多公斤，若重量堆至1噸多，可獲得500度超級電池，按百公里18度電能耗計算，續航超2700公里，里程焦慮將不復存在。

然而，固態電池目前面臨的最大難題是成本。從生產成本看，磷酸鐵鋰電芯成本已壓至0.4元/wh，高端三元鋰電芯成本約0.8元/wh，部分企業甚至做到0.25元/wh；而固態電池成本高昂，最便宜的也達1.5元/wh，較貴的達5元/wh。以50度電池包為例，液態方案生產成本4 - 5萬元，對應車價12 - 15萬元；固態方案最便宜也要7 - 8萬元，對應車價21 - 24萬元。若打造500度超級電池，固態電池包最便宜也要75萬元，車價將達300萬 - 400萬元，如此高昂的價格，顯然難以被市場接受。

固態電池成本居高不下，涉及工藝、技術和管理等多方面問題，歸根結底是市場發展階段問題。原材料方面，固態電解質生產成本高，電解液價格低廉，而聚合物電解質PEO、氧化物電解質LLZO每公斤價格成千上萬，硫化物電解質（鋰磷硫氯）更是接近4萬元/公斤。良品率上，液態電池成熟穩定，固態電池良品率普遍不到70%，大量原材料和工時被殘次品浪費。工藝上，液態電池產線設備和工程師資源豐富，固態電池為解決界面阻抗需等靜壓設備，硫化物生產要求絕對干燥乃至惰性氣體環境。訂單量方面，固態電池因成本高、制造講究、良品率低，訂單量有限，難以形成規模效應。寧德時代和比亞迪雖布局固態電池，但在成熟、廉價的液態電池占據市場的情況下，改造、新建產線生產固態電池動力不足。

回顧液態電池成本降低歷程，或許能為固態電池提供借鑒。2010年，液態電池一度電價格高達1200多美元，2021年降至130美元/度。這得益于消費電子行業的推動，手機、平板電腦等高價值產品對電池成本不敏感，在2005 - 2012年消費級鋰電池導入期，電芯價格從1美元/wh降至0.5美元/wh；2012 - 2015年智能手機高速增長期，電芯價格繼續降至0.3美元/wh及更低。2015年前后，電池價格下降促使大量新能源品牌涌現。因此，固態電池若想降低成本，可先從無人機、手機、平板等對電池價格不敏感的領域入手。但如今手機行業增量放緩，廠商注重降本增效，固態電池在此領域求生也面臨挑戰。

盡管固態電池發展面臨諸多難題，但近期技術突破帶來希望。10月7日，新華社消息稱，中科院物理所黃學杰團隊聯合華中科技大學、中科院寧波材料技術與工程研究所科研團隊，開發出陰離子調控技術，解決了固態電解質和電極間的界面難題，不僅降低“界面阻抗”，還延長電池壽命，幾百次循環后性能穩定，遠超行業平均水平。中國作為世界頭號消費電子生產國和新能源汽車生產國，需求旺盛，固態電池未來能否突破困境，值得期待 。