中国储能网讯：全固态电池因其高安全性和潜在的高能量密度，有望成为电动汽车和其他移动设备的下一代电源解决方案，是未来新型储能产业竞争的关键制高点之一。在2月15日举办的“2025中国全固态电池产学研协同创新平台年会暨第二届中国全固态电池创新发展高峰论坛”上，与会企业家和专家学者提出全固态电池产业化需解决技术、工艺和成本的问题，有望在2027年前后实现小批量装车，2030年实现规模量产[1]。3月31日，工信部办公厅印发《2025年工业和信息化标准工作要点》[2]，首次将全固态电池纳入新产业标准体系建设。本文系统梳理全固态电池技术主要国家战略布局、产业动态和发展路线，深入分析全固态电池关键技术发展现状，并展望未来趋势。

一、全球主要国家竞相布局全固态电池

1、提供政策支持与资金投入，抢占科技制高点

全固态电池作为下一代动力电池公认的发展方向，受到全球许多国家的高度重视。为了抢占新能源时代的战略制高点，主要国家积极开展战略布局，并大力投入资金支持。日本政府在2015—2024年间投资近2000亿日元（约100亿元）用于全固态电池的技术开发，并在2022年发布《蓄电池产业战略》[3]，计划在2030年左右实现全固态电池的商业化，确保技术领先地位。美国能源部（DOE）于2021年发布了《国家锂电池蓝图2021—2030》[4]，指出需要重点关注全固态电池相关的新材料、电极和电池制造方法，并通过Battery500、IONICS、EVs4ALL、Li-Bridge等项目投资超过2亿美元（约15亿元）资助相关企业、高校与科研机构开展下一代电池研发。我国在2020年印发的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035）》中将固态电池列为重点攻关方向[5]，并规划投入60亿元用于支持固态电池的专项研发[6]。

2、推动产业链协同整合，加快成果转化

各国均积极推进全固态电池产业链协同创新，加快科技成果市场化进程。日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）组织了包括汽车企业、电池企业、材料企业、高校、科研机构在内的38家单位，成立了产学研协同创新联盟，着力于解决全固态电池量产化面临的技术问题，并推动低碳化社会体系设计[7]。DOE阿贡国家实验室在2021年宣布组建“锂桥联盟”（Li-Bridge），通过建立国家实验室、高校与私营企业等公-私合作关系，加速构建安全稳定的锂电池国内供应链[8]。我国全固态电池产学研协同创新平台于2024年1月成立，建立了政府、高校、科研机构以及包括汽车、电池、材料、检测加工设备等全产业链企业协同合作的生态，力争实现全球范围内的技术领先，加速全固态电池的产业化进程[9]。

3、推进多种技术路线并行，开展差异化竞争

全固态电池一般根据电解质体系划分为聚合物、氧化物、硫化物和卤化物技术路线，在性能、成本、技术成熟度等方面各有优劣，因此主要国家均采用多种路线并行发展的战略，并且主导的技术路线上表现出一定的地区差异性。日本主要聚焦于硫化物路线，由于布局较早，有着丰富的技术积累，掌握大量硫化物电解质合成、界面优化等核心专利，在全球处于领跑地位。韩国主要布局氧化物和硫化物技术路线。欧洲发展聚合物路线较早，近年来也在逐步加大对硫化物路线的投入。美国在全路线均有布局，目前氧化物-聚合物复合路线相对成熟，硫化物路线也在迅速发展中。我国目前大力发展氧化物路线，尤其是氧化物-聚合物的复合路线发展较快，已经走在了世界前列，同时也在积极布局硫化物路线，期望在未来3~5年内实现对日本的技术反超。Asano等[10]在2018年通过机械化学方法合成了高离子电导率（1.7 mS/cm）的Li3YCl6和Li3YBr6后，使得卤化物路线得到了广泛关注，但目前该路线仍以实验室研发为主，尚未形成产业化布局。

二、全固态电池关键技术发展现状

全固态电池相比液态电池在性能上具备诸多优势。采用固态电解质材料替代易燃易挥发的电解液，可大幅提升电池安全性；匹配富锂锰基正极、锂金属负极等高容量正负极材料，可使电池理论能量密度提升至500瓦时/千克以上；由于低温下无液态成分变性，电池低温充放电性能可进一步提升。全固态电池四种技术路线的优缺点如表1所示。

表1 全固态电池技术路线及优缺点

针对全固态电池目前存在的界面副反应多、接触电阻高，锂枝晶生长刺穿电解质使电池失效，材料对空气和湿度敏感，电池制造工艺复杂、成本高等问题，科研人员开展了大量基础研究，在关键技术课题上取得了显著成果，2024年至今的主要进展如下。

1、改善界面接触

澳大利亚新南威尔士大学在导电碳材料表面引入氧官能团，使正极-硫化物电解质界面处形成一层含硫酸盐和磷酸盐的界面层薄膜，组装的NMC/Li₆PS₅Cl/Li全固态电池在室温下循环1000次后容量几乎无衰减，60 ℃下循环2000次后容量保持率＞90%[11]。复旦大学提出了一种Li2ZrF6（LZF）涂层，通过湿法涂覆与热处理工艺，在LiCoO2（LCO）正极颗粒表面制备了10~18 nm的LZF包覆层，在30.19 毫克/平方厘米的高负载下能达到5.2毫安时/平方厘米的初始面容量，循环1500次后容量保持率达到80%以上[12]。清华大学设计了一种设置在锂源/负极接触界面的锂基合金人工电子通路，以遏制干态过程中的锂源/负极界面腐蚀行为，从而为整个接触预锂化过程提供稳定的电子传输路径，实现锂源转化率大幅提升[13]。

2、抑制锂枝晶生长

美国马里兰大学和浙江大学将凝胶电解质沉积在20微米的超薄锂金属负极表面，构造了固态电解质界面和复合聚合物界面的双层界面，能在薄电解质膜中实现2毫安/平方厘米的临界电流密度，达到传统锂金属电池的20倍以上[14]。中国科学院物理研究所设计了一种软碳（SC）-Li3N界面层，这种兼具离子电导和电子电导的混合界面层有助于Li+在界面上的高效传输，应用SC-Li3N界面层的全固态电池可在7.5毫安/平方厘米的高电流密度下循环6000次[15]。美国马里兰大学和罗德岛大学使用一类还原性亲电子试剂包覆在硫化物固态电解质表面，形成薄且致密的LiF-LixPyOzF固体还原性亲电试剂界面层，该界面层具有疏锂特性，能有效抑制锂枝晶的生长，组装的Li(1% Mg)/SSE/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2电池能在7.1 mAh/cm2的负载下稳定循环600次（约10000小时）[16]。

3、提升化学稳定性

韩国浦项科技大学以高离子电导率的硫化物Li6PS5Cl（LPSC）为基体，在表面诱导生长对湿度稳定的SnS44−单元，形成具有核壳结构的电解质Li10SnP2S12(LSPS)@LPSC。在干燥的环境中暴露2小时后，(LSPS)@LPSC比未经修饰的LPSC的锂离子电导率高30倍[17]。浦项全球研发中心将硫银锗矿型固态电解质Li5.4-2.4kPS4.4-4.4kO4kCl1.6-1.6k（HR-LiPSOCl）晶格结构中PS4单元的Wyckoff 16e位点进行氧取代，使得电解质在潮湿环境下的离子电导率衰减速度减缓，在200次充放电循环后的容量保持率由78%提升至84%[18]。北京科技大学向锂硫银锗矿电解质Li5.7PS4.7Cl1.3（LPSC）中加入双功能掺杂剂InF3，可实现5.6毫西门子/厘米的室温离子电导率，Li/LPSCInF/Li对称电池在1毫安/平方厘米的电流密度下可稳定循环1000个小时，组装的LiCoO2/LPSCInF薄膜/Li电池在500次循环后容量保持率>83%[19]。美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校向LPSC电解质的表面引入长链烷基硫醇进行修饰，构造疏水保护层，大幅提升材料的耐湿性能。修饰后的电解质（UDSH@LPSC）在暴露3天后耐湿性能提升100倍以上[20]。

4、降低成本

英国牛津大学探讨了锂金属负极的降成本可行性，提出热蒸发技术是最有望实现工业化生产的锂箔制造方式，经过测算负极成本约为24.2美元/千瓦时，全固态电池的生产成本为158美元/千瓦时，略高于液态电池的126美元/千瓦时，考虑到高能量密度、高安全性和快充能力等优势，全固态电池仍具备一定的市场竞争力[21]。宁波理工大学提出了一种氧氯化物电解质的水合辅助合成策略，将LiCl、AlCl3、AlCl3·6H2O等原料在260 ℃左右的低温条件下进行研磨加热，通过水合物分解最终得到LiAlOCl电解质，离子电导率达到1毫西门子/厘米，组装的全固态电池在循环500次后容量保持率＞95%。该方法通过降低合成温度，极大地节约了生产过程中的能耗，可实现千克级或更大规模的生产[22]。

三、全固态电池技术未来发展趋势

总体来说，目前没有一种技术路线能全面匹配全固态电池的理论需求，未来3~5年研究人员将继续围绕基础理论、材料开发和生产工艺不断创新，将全固态电池推向实际应用。

1、基础理论方面

深入研究界面动力学与离子输运机制，通过先进的原位表征技术，揭示固态电解质的晶格结构、缺陷分布对离子传输的影响，明确固-固界面处锂离子的电化学沉积/剥离动力学路径，结合计算模拟对离子传导行为进行预测。解析锂枝晶生长机制，除了关注固态电解质的机械性能，也要结合材料的电子电导率、界面能及热力学稳定性等因素，建立涵盖热-电-力-化多场耦合的理论模型，阐明枝晶形核、生长直至短路的发展过程。研究电池全生命周期内温度场、电流场、力场等环境因素对材料体积膨胀、应力积累、界面退化的作用机制，为电池设计提供失效预警指标。

2、材料开发方面

针对现有材料的性能短板，进行多体系材料复合、梯度设计以及表面修饰。通过设计硫化物-聚合物、氧化物-卤化物等复合体系，兼顾柔韧性、离子传导性与化学稳定性。通过在正极侧掺混使用耐高压电解质材料，在锂金属负极侧构造化学稳定的中间界面层，进行电解质层的梯度设计，维持高效离子传导并实现对高容量电极材料的兼容性。通过化学包覆、气相沉积等方式对材料表面进行修饰，优化离子传输、降低界面副反应、改善机械性能。随着AI技术的迅速发展，其在材料开发领域的应用也受到广泛关注，中国科学院院士欧阳明高认为，通过将AI运用于电解质材料筛选，可以将研发周期缩短50%以上，并大幅节约研发费用，使全固态电池更快走向实际应用。

3、生产工艺方面

结合材料体系开发，降低贵金属、稀土元素等高价原料用量，探索机械球磨合成、水系合成、氨辅助湿化学法合成、低温热处理等简化工艺、降低能耗的生产方式。针对干法成膜、等静压等关键技术，开发合适的粘结剂与混料工艺，优化压力参数，实现电解质与电极的致密接触，研发连续化生产设备提高效率。结合3D打印等新型加工方式，探究电池的一体化制备技术，开发规模化生产设备。