固態(tài)電池領(lǐng)域迎來新進(jìn)展。9月25日，清華大學(xué)化學(xué)工程系張強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在固態(tài)電池聚合物電解質(zhì)研究方面取得突破，成功開發(fā)出一種新型含氟聚醚電解質(zhì)，為高安全性、高能量密度的固態(tài)鋰電池提供了新的思路和技術(shù)支持。相關(guān)成果已在線發(fā)表于《自然》雜志。

全固態(tài)電池目前主要分為硫化物、氧化物、聚合物和鹵化物四種技術(shù)路線，其中硫化物是當(dāng)前主流。張強(qiáng)團(tuán)隊(duì)此次研發(fā)的是聚合物電解質(zhì)。

對于全固態(tài)電池何時實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，起點(diǎn)研究創(chuàng)始人李振強(qiáng)表示，目前全固態(tài)電池尚未真正量產(chǎn)，僅處于小試和中試階段，判斷哪種技術(shù)路線將率先商業(yè)化較為困難。真鋰研究院院長墨柯也認(rèn)為，全固態(tài)電池在技術(shù)開發(fā)上仍面臨諸多問題，更不用說量產(chǎn)。

隨著eVTOL和人形機(jī)器人等新興領(lǐng)域的發(fā)展，對高能量密度和高安全性的電池需求日益迫切。全固態(tài)電池成為解決這一問題的關(guān)鍵，但其在技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn)過程中仍存在離子電導(dǎo)率和固固界面兩大難題。清華團(tuán)隊(duì)此次開發(fā)的新型電解質(zhì)不僅解決了離子電導(dǎo)率問題，還通過原位聚合技術(shù)解決了固固界面問題。

盡管硫化物路線因其較高的離子電導(dǎo)率而備受關(guān)注，但其存在固固界面問題和高昂的成本。硫化物遇水反應(yīng)生成劇毒的硫化氫，且硫化鋰作為關(guān)鍵前驅(qū)體價格高達(dá)300萬元至400萬元每噸。相比之下，聚合物電解質(zhì)在供應(yīng)鏈和成本方面更為成熟，已在手機(jī)電池中廣泛應(yīng)用。

固態(tài)電池之所以備受追捧，主要是因?yàn)槠浒踩院屠m(xù)航能力。安全性能主要由固態(tài)電解質(zhì)提供，而續(xù)航則取決于能量密度。為了追求更高的能量密度，負(fù)極材料正從石墨向硅碳負(fù)極發(fā)展，最終目標(biāo)是鋰金屬負(fù)極。正極材料方面，富鋰錳基正極具有超越高鎳三元的能量密度潛力，但目前硫化物電解質(zhì)難以適配。清華團(tuán)隊(duì)的新電解質(zhì)能夠匹配高電壓富鋰錳基正極和鋰金屬負(fù)極，為提升能量密度提供了可能。

關(guān)于全固態(tài)電池的商業(yè)化前景，墨柯認(rèn)為還有很長的路要走。李振強(qiáng)則指出，由于電解質(zhì)價格高昂，全固態(tài)電池可能會首先應(yīng)用于低空飛行器和人形機(jī)器人等對能量密度和充放電速度要求高的場景。此外，半固態(tài)電池的商業(yè)化已經(jīng)開始，這主要得益于對安全性的重視。

高工產(chǎn)研認(rèn)為，如果聚合物電解質(zhì)能解決常溫下離子電導(dǎo)率低的問題，有望替代硫化物和氧化物電解質(zhì)，成為全固態(tài)電池的新方向。液態(tài)電池中磷酸鐵鋰與三元材料的競爭仍在繼續(xù)，全固態(tài)電池各類技術(shù)路線的角逐才剛剛開始。