對話中科院物理所李泓：全固態電池離商業化還有多遠？

圖源：Unsplash/Just_Super

撰文｜戴晶晶

全固態電池概念熄了又重燃，在科研突破和產業界動態的加持下，熱鬧了2025年一整年，來到2026年依舊熱度不減。

全固態電池放棄了易燃易爆的液態電解質，且能量密度有潛力達到600 Wh/kg甚至更高，為當前主流鋰電池兩倍以上。業界普遍期待其作為下一代電池技術，從實驗室走向商業化，應用于電動汽車、消費電子、儲能系統和家電等領域。

但全固態電池何時能夠實現大規模量產？豐田曾計劃在2020年開始量產，但由于技術挑戰，項目不斷推遲。目前，豐田計劃在2027-2028年推出搭載全固態電池的純電動汽車。

中國的比亞迪和寧德時代也計劃于2027年實現全固態電池的小批量生產。但業內對商業化節點分歧較大，部分專家認為，真正的大規模商業化可能要等到2035年以后。

中國科學院物理研究所研究員李泓在接受《知識分子》采訪時表示，全固態電池的商業化可能會在2028年啟動， 2030年前后逐漸形成規模，預計到2035年形成較大的市場份額。

“過早地宣布全固態電池馬上就能大規模商業化是過于激進的。”李泓表示，只有充分認識和解決現有問題，打通創新鏈、技術鏈、供應鏈和需求鏈，才能真正實現商業化。

在科研進展方面，2025年下半年，清華大學、中國科學院物理所等科研團隊相繼在《自然》和《自然-可持續發展》等國際期刊發表關于固態電池的研究成果，在電解質材料體系、界面接觸等方面取得突破。

李泓認為，實際上每年都有大量的科研成果，并不斷增長，但直到近期媒體才開始廣泛關注，集中報道。“但不是所有報道的成果最終能獲得廣泛應用。”他指出。

李泓同時也是北京衛藍新能源科技股份有限公司（簡稱“衛藍新能源”）的創始人之一。該公司成立于2016年8月11日，創辦者還包括“中國鋰電池之父”、中國工程院院士陳立泉，以及教授級高級工程師俞會根。

衛藍新能源目前是一家估值185億元的固態電池獨角獸企業，于2025年年末開啟IPO輔導，被稱為國內“固態電池第一股”。其采用原位固態化技術的半固態電池已經實現產業化。

在近期接受《知識分子》采訪時，李泓從技術路線、工程難點和成果轉化經驗等層面，系統闡釋了全固態電池的商業化進程，并解析了其在實際應用中面臨的關鍵技術與安全挑戰。

下附對話實錄， 以饗讀者。

01 固態電池的崛起

《知識分子》：如何正確地看待中國固態電池科研成果的集中爆發？您之前在央視采訪中提到，2027年是中國固態電池實現商業化的時間，這一預測是否有變化？

李泓：中國固態電池成果的集中爆發有其長期的歷史背景。目前中國的液態鋰離子電池產業全球領先，在其發展過程中，伴生成長了大量相關科研團隊和工程師，基礎研究領域科研團隊的數量和質量上都處于世界前列。

當固態電池成為行業追逐的方向時，中國的科研團隊在各個技術路線和環節上都有參與，因此我們看到了固態電池技術此起彼伏的爆發，一些關鍵技術不斷被突破。實際上每年都有大量的科研成果，并不斷增長，但直到近期媒體才開始廣泛關注，集中報道，像是突然爆發，但不是所有報道的成果最終能獲得廣泛應用。

基于過去的積累，我們相信未來全固態電池實現商業化量產，仍然大概率是中國領先。目前看，2027年可能會出現小批量裝車示范驗證，但商業化和大規模商業化是兩個不同的概念。

商業化意味著產品變成商品，能夠進入市場并有一定的購買量，預計這個過程可能在2028年開始，而從形成一定市場占有率到大規模商業化，根據歐陽明高老師的預測，預計會在2030年以后實現，我也認為這一預測符合目前的發展趨勢。

總體而言，商業化逐漸形成規模的過程將會在2030年前后開始，預計到2035年形成較大的市場份額。

《知識分子》：當前電池市場的需求是否迫切到需要固態電池替代現有技術？我們應該怎么理解技術的更新換代，尤其是我們怎么理解全固態電池的必要性？

李泓：目前，液態鋰離子電池存在幾個短板。當我們提高能量密度時，安全性問題變得更加突出，同時循環壽命也容易衰減；且受高溫和低溫的影響，日歷壽命不高，且難以準確預測。

所以我們需要一種既具備高能量密度和高功率密度，又能提供長循環壽命和可預測日歷壽命的可靠電池。此外，新電池的成本也需要與現有液態電池相當或更低。但液態鋰電池如果繼續沿著現有路線發展，同時實現上述目標的技術挑戰會很大。

大家提出用更穩定的固態電解質來替代容易燃燒、起火、爆炸的液態電解質和溶劑，是更新換代的一個直接的需求。從2026年7月1日起，新的國家標準（《電動汽車用動力蓄電池安全要求》）就加強了熱擴散等安全要求，將動力電池起火、爆炸前5分鐘報警，提升至不起火、不爆炸。

電池的高能量密度與安全性之間存在一定的矛盾，這主要是因為隨著電池能量密度的提高，材料的穩定性有所下降，最高著火溫度會相應升高，不容易完全阻止熱擴散。但是電池能量密度提升是市場的剛需，比如希望電動車能夠一次性行駛1000公里，船只續航超過200公里，而不僅僅在近海附近運行，希望載人電動飛機能飛越500公里。

人類吃口飯馬拉松比賽就能跑到底，現在的機器人卻不行，一個半馬比賽可能得換電池三次。所以機器人對高能量密度電池的需求也非常明確，而且同時還需要高功率密度。未來，機器人要進入房間進行陪護、訓練或處理工廠任務，這些場景可能涉及到人身傷害或財產損失，因此機器人用的高能量密度電池也必須兼顧絕對的安全性。

此外，液體電解質容易受溫度變化的影響，一旦超出液相溫度區間的范圍，性能就會大打折扣。所以我們希望開發一種電池，能在極端溫度下都能穩定運行，從這點上看，發展全固態電池是必須的。另外，全固態電池的日歷壽命也更容易預測。

《知識分子》：全固態電池為什么比液態電池安全？固態電池是否具備絕對的安全性？

李泓：目前混合固液電池的安全性已經在逐步提升，而最終全固態電池是否能更安全，仍需要不斷地迭代與驗證。

是不是固體就一定比液體安全？液態電池通常會噴射火焰，而固態電池噴射問題較輕，但仍需防止類似火藥那樣的突然爆炸。

舉個例子，火藥在濕潤的情況下不容易燃燒，這就像混合固液。在全固態電池的干性環境中，硫化物、鋰和碳等典型的電解質材料就具備了爆燃的可能性。為了避免這種情況，我們也需要在全固態電池中加入鈍感劑，就像火藥中加入穩定劑，可控釋放。

我個人認為，雖然硫化物全固態電池目前有測試顯示不夠安全，但還是比液態鋰離子電池熱失控的起始/觸發溫度高。當下的測試結果并不意味著全固態電池安全性不如液態和混合固液電池。

液態鋰電池一開始也存在很多安全問題，但隨著技術的進步，已經有許多解決方案。我們相信，通過技術的進步，硫化物全固態電池的安全性，最終會顯著超過液態鋰離子電池。而且，全固態電池不止一條技術路線，例如聚合物氧化物復合體系，目前看在同樣的能量密度下，安全性明顯優于液態鋰離子電池。

當前固態電池在安全性方面的研究還處于初級階段。我們首先需要甄別它的安全邊界，接下來再不斷優化材料體系、界面處理和優化電芯設計和制造工藝，安全邊界會不斷演化，不斷提高，這個過程可能需要三年以上。因此，在許多技術和科學問題尚未完全解決的情況下，過早地宣布全固態電池馬上就能大規模商業化確實是過于激進的，只有充分認識和解決掉這些問題，打通創新鏈、技術鏈、供應鏈和需求鏈，才能真正實現商業化。

02 哪條技術路線最快

《知識分子》：目前固態電池的技術準備情況如何？有哪些主要的研發路線？

李泓：總體來看，固態電池可以分為兩大類：一類是混合固液電池，也就是同時包含固態電解質和少量液態成分；另一類是全固態電池，完全不含液體。

在混合固液路線方面，我們已經實現了產業化。從2020年開始，這類電池率先在無人機領域量產，隨后逐步應用到動力電池、儲能電池、消費電子領域。最初，混合固液被認為是一種折中方案或者過渡技術，但現在大家發現混合固液可能會持續存在，因為它相對液態更安全、性能更高，同時還能兼容現有的液態鋰電池的生產設備。液態鋰離子電池可以直接通過材料體系和工藝的創新，就能發展到更先進的混合固液電池。

目前中國很多企業都已經開始量產這些產品了。混合固液里邊也分三代：

第一代是在正極、負極或隔膜中引入氧化物納米級固態電解質，與液態體系形成復合。這種方式可以在幾乎不改變現有設備和工藝的前提下，提高電池的低溫性能和安全性。

第二代，是在第一代的基礎上，在電解液中加入可固化的單體，實現原位固態化。這一方向是我們在2015年左右開始系統布局的，目前已經具備進入批量化生產的條件。

再往后發展，正在開發的第三代技術，就是開始在電極極片乃至整個電芯層面引入更高程度的固態化。如果電芯中仍保留極少量液體（低于5wt%），可以稱為“準固態”；如果液體完全轉化為固態，就進入第四代全固態電池階段。國家目前已經建立了全固態電池的認定標準。

在電解質方面，氧化物—聚合物復合電解質，尤其是原位固態化路線，長期以來主要由中國團隊主導，從基礎研究一直推進到工程放大和產業化階段。

另一條非常重要的路線是硫化物全固態電池。這一方向在90年代末期開始研究， 2011—2016 年間由日本科學家率先在硫化物電解質材料方面取得原始創新突破。在基礎專利和專利數量上，豐田體系、三星等企業投入了大量資源。還有一類新興方向是含鹵素電解質，即鹵化物或鹵氧化物電解質體系，這類材料的離子電導率也不低，其氧化電位相對于硫化物更高。

《知識分子》：全固態電池各個技術路線的成熟度如何，規模化量產還存在哪些難點？

李泓：相對來說最成熟的是氧化物-聚合物，這種技術已經接近樣品階段，并且從實驗室到中試到量產不存在設備更換上的挑戰。相比之下，鹵素和硫化物在設備方面存在挑戰。

氧化物-聚合物的難點在于離子電導率還不夠高，尤其跟硫化物相比，因此當務之急是顯著提升離子電導率。另外，還需要解決氧化物-聚合物的體系中量產一致性和均勻性問題，進一步提高技術成熟度。

氧化物-聚合物在成本上沒有短板，與當前液態電池差不多，但鹵素和硫化物加工成本都很高。

對于硫化物全固態電池來說，硫化物電解質的批量化生產能力要進一步提升，才能降低成本；其次，硫化物電解質如何與高能量密度的正極、硅碳負極及金屬鋰進行有效匹配，仍需進一步技術迭代；此外，如何制作硫化物的中間離子導體膜，是直接涂覆于正極和負極，還是制作帶支撐的膜，并且實現批量生產，依然還需要做技術選擇和迭代，也是技術難題。

由于硫化物電解質對空氣非常敏感，需要在低溫干燥環境下進行生產（露點-60度以下的干房），這就要求車間和設備的專門設計，且設備必須能夠防止硫化物及其產生的硫化氫腐蝕，這帶來了額外的生產成本。

最后，目前這一代硫化物全固態電池還未解決低外界壓力下如何保持良好界面接觸問題。此外，當電池遭遇碰撞或外部壓力時，在有水存在的情況下，可能會產生有毒的硫化氫，導致消防和安全隱患。

鹵素電解質具有較高的離子電導率，但在生產過程中同樣面臨空氣敏感性問題，容易產生腐蝕性氣體氯化氫（HCl）。

任何技術要實現量產，首先需要在性能上領先現有技術，至少在某些方面具有明顯優勢，同時不能存在顯著的短板。其次，成本不能明顯高于現有技術。硫化物全固態電池當前的成本可能是現有技術的四倍到幾十倍，因此需要時間去進行技術迭代，從而達到有競爭力的工業化產品的標準。

總體而言，固態電池的關鍵材料，像氧化物-聚合物、鹵素、硫化物等每一種電解質及其復合物，都需要繼續優化和迭代。同時，與這些電解質適配的正極和負極材料也需要迭代，高能量密度的材料開發依然是關鍵。

另外，固態電池的初衷之一是提高安全性，但在各種極端工況和濫用條件下，電池的安全表現目前仍缺乏系統、全面的研究和驗證，這些都是亟待解決的問題。

《知識分子》：所以從量產的角度來看，氧化物-聚合物這條技術路線會是最快的？

李泓：根據我們的判斷，氧化物-聚合物復合電解質電池這條路線盡管也有很多挑戰，但應該會更快量產。氧化物—聚合物路線從液態到全固態沒有明顯的技術邊界，它可以沿途產生成果，形成半固態、準固態到全固態的發展過程。

目前我們開發的技術路線可以在過渡中沿用現有的生產設備。不過，工藝參數需要進行調整。雖然看起來還是涂布、輥壓、烘箱等常規設備，但我們需要將工藝過程改為固化工藝，這樣在操作過程中會有一些不同之處。

此外，還需要增加一些固化設備。但這些設備在其他工業領域已經有應用，因此并不成問題。

雖然氧化物-聚合物路線的最終目標仍是實現全固態。但在過程中可以不完全實現全固態就進行量產，而鹵素和硫化物則不行。這主要是后兩者與有機溶劑反應會產生副反應，必須做到全固態，無法避免。

至于量產，指的是單線產能至少要達到每條生產線2吉瓦時（GWh）。很多報道提到的“量產”，其實是過于宣傳了，實際產能未達標。按照這個標準，目前全球還沒有一條符合要求的生產線，至少到2025年是這樣。不過，到2026年可能會有突破。

產業化的路徑不一定非此即彼，可能是不同材料和技術的混合應用。例如，硫化物的高電導率是一個重要的優勢，而原位固態化技術可以解決一些界面和安全性問題，兩者能夠結合起來。最終，固態電池的解決方案應該根據不同應用場景的需求進行調整，滿足動力電池、儲能、消費電子、特種電源等不同領域的需求。

03 電池生態的建立

《知識分子》：實現全固態電池的商業化，還有哪些環節必須突破？

李泓：材料的創新是最為關鍵的，電芯、系統集成、工藝裝備和應用創新都需要同步進行。

對于氧化物-聚合物體系，我們需要提高離子電導率，增強材料的量產制造能力，以及提高電芯在不同規格下快速量產的能力。雖然明年（衛藍新能源）可能會建成吉瓦時級別的產線，但建成后，仍需半年時間在客戶處進行迭代和驗證。從量產到真正大規模上車，可能要等到2029年。

此外，固態電池的應用不僅限于汽車，儲能、手機、筆記本和家電等領域對安全性要求高，有些驗證過程較短，有些則較長。因此，整體來看，全固態電池的商業化預計將在2027年左右開始，到2030年逐漸成熟。

當固態電池技術成熟后，電池包的設計可能會發生革命性變化。與液態電池的設計不同，固態電池在高溫環境下表現更好，能避免過多的散熱需求。在低溫環境，通過絕熱和自加熱系統就能確保其在極端條件下可靠工作。

此外，生產裝備也需要逐步突破。建成第一條2吉瓦時的生產線后，如果要將單線產能提升到10吉瓦時，就需要設備廠商的同步開發。生產過程中的在線檢測和監測系統也要配套發展，以實現智能化工廠。

隨著產業鏈的逐步建立，我們還需要考慮如何實現全固態電池的回收。相比液態鋰電池，固態電池的回收可能更具優勢，因為它沒有液體和腐蝕性物質，更適合用機器人進行回收。

盡管目前回收固態電池不急于一時，但我們的目標是形成一個閉環，從礦產開采到最終回收，材料能夠在整個電池生命周期中循環使用。電池將成為能源的載體，形成資源、應用的閉環，并逐步實現標準化管理。

就像其它的新能源產業一樣，要實現全固態電池的規模化量產，除了技術上的突破，還需要從全鏈條打通。技術必須在各個環節突破，并最終形成一個完整的生態。目前，這個生態的完善還需要幾年時間。

《知識分子》：除了孵化初創公司，中科院物理所還建立了產業的平臺公司，這是為什么？

李泓：實驗室開發出有應用價值的技術后，最快的路徑是由龍頭企業來接手并轉化。然而，問題在于科研人員與企業的價值判斷可能存在差異。科研人員認為技術值一億，而龍頭企業可能只愿意支付100萬，這就會產生分歧。在這種情況下，科學家可能會選擇自己創辦企業。

并非所有科學家都適合創業。在科技成果轉化的過程中，如果將其分為0到9的階段，理想的路徑是，科研人員專注于基礎科學研究，將技術從0到3階段完成。而孵化器和中試平臺則承擔4到7階段的工作，幫助從小試到中試的過渡。最終，由孵化企業或龍頭企業來實現量產，推動技術走向商業化。

作為科研人員，我們需要明確判斷：是將技術自己做出來，還是選擇孵化企業，或是交給龍頭企業來完成。這不是有一個固定公式的，而是根據具體情況而定。如果一個項目需要大量資源、資金和工程支持，可能交給龍頭企業通過商業談判來完成更合適。

有一些技術，最開始龍頭企業可能不認同，覺得方向太超前，這種情況下，如果技術有特色和先進之處，可以選擇孵化企業，逐步壯大它。孵化企業的過程風險很高，成功率可能只有10%，但也正是通過這種方式，有些早期高風險技術才能最終實現成功。

在這個過程中，我們建立了兩個平臺類企業：天目湖先進儲能技術研究院有限公司和長三角物理研究中心有限公司。這些平臺發揮了中科院物理研究所及其他團隊的技術轉化作用，連接了科研與產業的中間環節。從這些平臺上，陸續孵化了20余家企業，推動了技術的進步。

《知識分子》：這個過程中，您有什么感悟？

李泓：“專業的人做專業的事”，最難的部分就是如何認清自己，如何抵制誘惑。

每個人都有不同的角色，但如何在年輕時就明確自己的定位是很困難的。很多時候，我們只能通過嘗試來發現自己真正的方向和能力。如果一個人信念堅定，不管做什么都要堅持下去，那無論選擇哪個道路，最終都會有所成就。

在培養學生時，我會給他們60個問題，所有問題都與專業無關。其中有一個問題是：“你是不是一個盲目樂觀的人？”大多數學生的回答是“不是”，他們會說自己很仔細，考慮得很周全。然而，我真正需要的是“是”的答案。

馬斯克遇到過多少困難，火箭一次次爆炸，但他每次都很樂觀，始終保持積極心態。最終他成功了，但這并不是那么簡單。馬斯克也曾說過要做干法電極和圓柱電芯，起初以為和火箭一樣順利，但到現在還沒完全成功。他遇到的電池制造的困難是隱性的，不是表面看到的那樣。一旦開始做，才發現電池遠比想象中的復雜。

成功的關鍵在于選擇合適的團隊，形成優勢互補的創始團隊，而不是單純依賴創始人個人。這是創辦企業的重要因素，當然，這也有運氣成分。