在新能源汽车领域，固态电池正成为备受瞩目的“明星”。不少人对它寄予厚望，仿佛看到了未来交通能源的完美解决方案，然而，现实真的如此理想吗？固态电池究竟是市场吹捧的“神话”，还是具备真才实学的“潜力股”，值得我们深入探讨。
要理解固态电池，需先了解电池的基本构造与工作原理。锂电池主要由正极、负极、电解质和隔膜构成。正极通常采用钴酸锂、锰酸锂等含锂化合物，负极常见石墨或硅基材料。充电时，外界电压促使正极锂离子经电解质穿过隔膜嵌入负极，电子则通过外部线路从负极流向正极；放电时，锂离子从负极经电解质、隔膜返回正极，电子经外部线路从正极流出形成电流。固态电池与液态电池在底层原理上并无本质差异，关键区别在于电解质形态。液态电池使用液态电解质，多为“锂盐 + 有机溶剂”配方；固态电池则采用固体材料，存在硫化物、氧化物、凝聚态等不同技术路线。
液态电池中，正负极浸泡在液态电解质里，微观层面电极被电解液充分浸润，锂离子通道畅通，因而具有较高的“倍率性能”，能实现较快充电速度和较大放电功率。但这也带来问题，电极与电解液持续反应，限制了电极材料选择。例如，锂金属负极能量密度高，却会与电解液反应，所以只能选用能量密度较低但稳定的石墨负极。液态电解质中的有机溶剂存在安全隐患，电池热失控时，110 度左右石墨负极与电解液反应，150 度左右隔膜融化导致短路，温度急剧升高，有机溶剂分解产生易燃易爆气体，正极材料高温分解释放氧气，极易引发剧烈燃烧甚至爆炸。
固态电池则相反。其固态正负极与固态电解质看似紧密贴合，实则是无数“点接触”，无法形成液态电池那样的“面接触”，锂离子通道受阻，固 - 固界面阻抗高。不过，这也带来优势，电解质与电极界面反应不活跃，可使用高能量密度材料，理论上能量密度潜力巨大。但缺点同样明显，不加压等技术手段时，固体电解质与电极接触不良，倍率性能欠佳，充电速度和放电功率受限，且固态电解质离子电导率低，离子迁移不畅。不过，固态电池安全性出色，氧化物电解质和凝聚态电解质耐高温性能好，氧化物电解质甚至能在 600 度高温下保持稳定。
从长远看，液态电池虽技术成熟，但已显疲态，能量密度提升空间有限，常见三元锂电池能量密度约 200wh/kg，磷酸铁锂仅 120wh/kg，300wh/kg 已是极限。固态电池则潜力巨大，300wh/kg 只是入门，400wh/kg 为行业普遍水平，宁德时代和比亚迪正冲击 500wh/kg。以获得一度电为例，液态电池方案需 5 公斤三元锂电池或 8 公斤多磷酸铁锂电池，固态电池仅需 2 公斤多。当下纯电汽车动力电池多达 100 度，液态电池包重量达 500kg 乃至 1 吨多，续航约 700km，但电池增大导致车子自重增加，影响底盘、悬架、操控性和安全性，边际效应明显。而固态电池方案，100 度动力电池包重量仅 200 多公斤，若堆到 1 吨多，可获得 500 度超级电池，按百公里 18 度电能耗，续航超 2700 公里，里程焦虑将不复存在。
然而，固态电池目前面临成本难题。生产成本上，磷酸铁锂电芯成本已压至 0.4 元/wh，容纳一度电成本 400 元；高端三元锂电芯成本 0.8 元/wh，容纳一度电成本 800 元左右，部分企业甚至做到 0.25 元/wh。固态电池成本则高得多，最便宜的也要 1.5 元/wh，容纳一度电成本 1500 元，较贵的达 5 元/wh，容纳一度电成本 5000 元。以 50 度电池包为例，液态方案生产成本 4 - 5 万元，对应车价 12 - 15 万元；固态方案最便宜也要 7 - 8 万元，对应车价 21 - 24 万元。若制作 500 度超级电池，固态电池方案电池包最便宜也要 75 万元，对应车价 300 万 - 400 万元，价格高昂，难以普及。
固态电池成本居高不下，原因涉及多方面。原材料上，固态电解质生产成本高，电解液价格便宜，一公斤不到 40 人民币，而聚合物电解质 PEO、氧化物电解质 LLZO 每公斤价格成千上万，硫化物电解质（锂磷硫氯）更是接近 4 万元/公斤。良品率方面，液态电池成熟，固态电池目前良品率普遍不到 70%，大量原材料和工时被浪费。工艺上，液态电池产线设备和工程师资源丰富，固态电池为解决界面阻抗需等静压设备，硫化物生产要求绝对干燥或惰性气体环境。订单量上，固态电池因成本高、工艺复杂、良品率低，订单不足，难以形成规模效应。
不过，降低固态电池成本并非无迹可寻。十五年前，液态电池一度电价格高达 1200 多美元，到 2021 年降至 130 美元/度。当时消费电子行业立下汗马功劳，在手机、平板等高价值产品面前，电池成本占比低，2005 年 - 2012 年消费级锂电池导入期，电芯价格从 1 美元/wh 降至 0.5 美元/wh，2012 年 - 2015 年智能手机高速增长期，电芯价格继续降至 0.3 美元/wh 及更低，2015 年前后大量新能源品牌崛起。对于固态电池，当下可先从无人机、手机、平板等对电池价格不敏感的领域入手，逐步降低成本。
值得欣慰的是，中国在固态电池技术上正不断取得突破。10 月 7 日，新华社消息称，中科院物理所旗下黄学杰团队联合华中科技大学、中科院宁波材料技术与工程研究所的科研团队，开发出阴离子调控技术，解决了固态电解质和电极之间的界面难题，不仅降低“界面阻抗”，还延长电池寿命，几百次循环后性能稳定，远超行业平均水准。在固态电池领域，中国背靠世界头号消费电子生产国和头号新能源汽车生产国的优势，需求端旺盛，生产端若能跟上，固态电池的普及或许指日可待。
