固态电池从0到1突破后，测评与产业化如何“闯关”？

天津9月18日，在第二十二届中国汽车产业发展（泰达）国际论坛“新技术生态专场：下一代电池重塑产业生态”中，中国汽车技术研究中心有限公司首席专家刘仕强发表题为《新一代动力电池测评技术发展与挑战》的演讲，系统分享了新一代动力电池，尤其是固态电池的技术进展、测评难题与产业化挑战。

中国汽车技术研究中心有限公司首席专家  刘仕强

刘仕强表示，近20年来，消费电子、交通运输、大型储能等领域高速发展，核心依托于动力电池技术的持续迭代与快速升级。高能量密度、高功率、长续航、长寿命、低成本的技术诉求，正在重塑动力电池产业格局。过去15至16年，我国动力电池产业形成两条典型技术路线：一是以磷酸铁锂为代表的高性价比路线，能量密度从2015年前后的100Wh/kg提升至目前的200Wh/kg，实现性能翻倍；二是以三元材料为核心的高能量密度路线，从早期611体系发展到811体系实现应用，未来将依托固态电池等新一代技术，进一步支撑长续航新能源交通工具、航空航天及特殊场景的高端应用需求。

固态电池成为全球竞逐焦点

刘仕强指出，在所有新型电池技术中，固态电池是当前全球关注度最高、技术竞争最激烈的核心方向。早期日韩、欧美企业率先布局，倒逼国内加快技术攻关。自2023年起，我国从政府到企业层面全面启动多技术路线布局，覆盖硫化物、氯化物、氧化物、聚合物等主流固态电解质体系。经过3-4年集中攻坚，国内固态电池产业已初步完成从0到1的技术突破，在材料研发、生产工艺等核心领域达到国际同步水平，尤其在大电芯生产制造、系统集成验证等产业化环节已走在世界前列。

从全球技术路线看，行业路线正逐步趋于集中统一。电解质层面，以硫化物体系为主，聚合物也是关键体系；正极材料聚焦九系高镍三元、高密富锂锰基材料两大高端方向；负极材料以硅基材料为主流，锂金属负极、无负极等前沿技术也在持续探索落地。

刘仕强介绍，固态电池最大特点是采用固体电解质替代传统液态电解液与隔膜，通过减少或去除可燃液态组分，从根源上大幅提升电池安全性能。同时，依托宽电压窗口的固体电解质设计，可适配高镍三元、富锂锰基、硅碳、锂金属等高比能材料，为电池能量密度持续突破提供核心技术支撑。

今年8月，国标GB/T 48093.1—2026正式发布，明确了车用固态电池的官方定义与判定方法，填补行业标准空白。该标准通过高温、真空测试方式检测电池内部可挥发组分含量，明确固态电池可挥发组分占比需低于0.5%。刘仕强透露，大量对比测试验证显示，传统液态电池可挥发组分占比普遍在10%至12%以上，而量产及研发阶段的固态电池均可稳定控制在0.5%以下，部分企业产品指标更优，该指标目前看相对客观。

材料、工艺、机理多重挑战待解

固态电池并非简单替换电解质。刘仕强分析，固体电解质应用对电池结构和制造工艺带来全新变化。正极方面，高镍三元、富锂锰基等新型材料需搭配固体电解质、导电剂、粘结剂构建高导电网络，但新材料存在释氧、与电解质发生副反应等问题，直接影响电池稳定性。电解质环节，硫化物电解质成膜、超薄化等关键工艺难度极大，同时固体电解质需满足绝缘防护、锂离子传导双重功能，其离子电导率、电压窗口直接决定电池整体性能上限。负极环节痛点更突出，硅基材料存在界面屏障问题，锂金属负极质地偏软、无法承受高压，而硫化物体系固态电池又需要一定压力保障界面接触，因此力学调控、稳定界面构筑成为负极技术突破核心关键。

在电芯制备层面，固态电池从早期实验室1至2Ah小电芯，到去年年初实现20Ah、年底突破60Ah大电芯，今年行业可能进入工艺固化与量化阶段。但高压等压成型新工艺的参数控制、电芯一致性、生产节拍效率，都是亟待解决的核心问题。同时，高压工艺会放大微小毛刺、杂质带来的安全与性能风险，传统液态电池生产中可忽略的细微缺陷，在固态电池生产中可能引发严重问题。

刘仕强还指出，工艺与结构革新让固态电池与传统液态电池呈现“机理差异、性能趋同并存”的特征。液态电池依靠电解液浸润实现锂离子传输，固态电池无液态电解液，锂离子传输转变为界面点接触模式，电池性能高度依赖界面稳定性、有效接触面积，界面副反应会直接导致性能快速衰减。目前行业主流硫化物固态路线仍存在诸多界面适配难题，九系高镍三元正极与硫化物电解质易发生副反应，行业普遍采用硫化物复合改性方案优化稳定性。但测试发现，新型电解质不仅与正负极活性材料存在适配风险，还可能与集流体发生反应，引发全新性能失效问题。同时，锂枝晶问题在固态电池中依然存在，且生长机理明显变化，通过高倍率CT扫描等表征技术可观测到，锂枝晶会沿电解质裂纹持续生长，最终造成电池性能断崖式衰减、整体失效。

全链条测评体系亟待升级

基于固态电池全链条技术变革，原有液态电池测评体系已无法适配新技术特征。刘仕强介绍，中汽中心牵头联合中科院物理所、宁德时代、比亚迪及各大高校等顶尖科研与产业机构，搭建了覆盖材料、电芯、模组、电池系统的全链条固态电池测评技术体系。

其中，电解质测试最为关键，除本身机械性质外，不同温度等外部条件对电解质性能影响也需关注。电池单体方面，固态电池需要特别大的约束力。前两年约束力需求为20MPa，随着技术持续优化，部分企业已逐步降至10MPa，更领先企业降至7至8MPa，甚至实现5MPa低压运行。但即便压力持续下调，对于常规400×100mm规格电芯，仍需承受数吨约束力，对应测试夹具自重可达五六十公斤，单人无法完成挪动、装配，实验操作需双人协作，极大提升测试难度与成本。

温度同样是全新变量。传统液态电池的高温工况多为加速寿命测试条件，而当前固态电池常规工作温度普遍需要35℃至45℃，部分产品需稳定在50℃至60℃高温环境运行。延伸至模组与系统层面，固态电池高压、高温工作特性对结构可靠性、内部稳定性设计提出全新要求。电池管理系统也需全面升级，在原有SOC、SOH估算、热管理基础上，新增精准加热控制、压力实时监测、动态力学调控等全新功能。目前，我国已形成19项固态电池国家标准，其中12项正在研制、4项已获批发布，持续完善行业标准体系。

在具体测评技术维度，中汽中心建立分层、分级全维度测试方案。材料层面，重点测评电解质致密性、离子电导率、电压窗口等核心参数，同时聚焦极片容量、热稳定性、电导率及材料适配性，重点排查正负极、电解质之间界面副反应，有效解决电芯未投产、未使用就出现产气、衰减的问题，规避硫化氢、二氧化硫、氢气等有害气体析出风险。

电池单体方面，核心围绕电性能、寿命评价、容量保持率、一致性检测。相比液态电池更多考虑温度、倍率耦合影响，固态电池新增压力变量，形成温度、倍率、压力三个维度耦合测评体系。受材料和工艺尚未完全定性影响，电芯一致性是当前测评重点。同时，自放电、存储容量保持能力已成为固态电池核心考核指标，通过EIS、DRT等精细化表征手段，可精准定位电芯性能衰减核心诱因。

安全性能层面是固态电池测评的重中之重。刘仕强表示，由于无电解液缓冲缓释机制，固态电池失效速度特别快，存在瞬时燃爆风险，同时硫化物体系失效后会析出微量硫化氢，对人体造成不可逆损伤，安全风险具备特殊性、突发性、危害性强的特点。通过多组对比测试发现，固态电池与液态电池的温升、失控特性（T1/T2/T3温度特征）差异显著。目前固态电池仍处于研发迭代阶段，尚未完全成熟量产，各项性能特征仅作研究参考，不能简单与液态电池做优劣对比。同时，电池失控后的产气特性会大幅改变失效危害程度，也是当前安全测评核心研究方向。

模组与系统层面，重点优化结构强度、压力适配通道设计，针对高温、高压、产气等特殊工况，建立全新可靠性测评、气体排放管控与验证体系。整体来看，固态电池测评需在传统液态电池测评体系基础上，结合全新材料、工艺、结构、机理特征，全面补充、升级测试方法与评价标准。刘仕强表示，这项工作对我国在国际标准上的话语权起到关键主导作用。今年7月，由我国牵头的IEC固态电池国际标准提案正式通过；8月，在法国举办的ISM国际会议上，我国再次提交多项电池系统相关国际标准提案，持续推动中国技术、中国标准走向全球。

产业化仍需跨过材料、工艺、成本三道关

刘仕强坦言，固态电池产业化仍有大量技术、工艺、成本难题亟待突破。材料端，正负极新材料体系迭代、多材料耦合适配的科学问题仍需深挖；工艺端，新型生产工艺优化、落地、规模化适配仍需持续攻坚；成本端，当前固态电池材料成本高、量产成品率低，产业化经济性短板突出。其实验室手工半自动化制备1至2Ah样品电芯，成品率仅70%至80%，物料损耗极大、成本居高不下，距离规模化商用还有较长迭代之路。

刘仕强最后表示，新一代动力电池测评技术发展与挑战，需要行业各方协同攻关。随着材料、工艺、标准、测评体系持续完善，固态电池有望为下一代电池产业生态提供关键支撑。

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