欧阳明高：为什么中国需要全固态电池？

作为下一代动力电池的重要技术路线，全固态电池正面临产业化发展难点和日益激烈的国际竞争，如何破解难题，是能否保持中国锂电池产业、乃至中国新能源汽车产业持续领先全球的关键。

1月21日，中国全固态电池产学研协同创新平台成立，为破解这一瓶颈提供了重要保障。“在国外已经取得一些进展的情况下，国内全固态电池研发目前仍然存在认识不统一、力量比较分散、产学研不协调等问题，迫切需要建立全固态电池产学研协同创新平台，联合起来共同突破全固态电池产业化的关键技术。”当日，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在接受《中国汽车报》记者专访时，围绕全固态电池产学研协同创新提出了见解和观点。

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01 成为世界竞争的焦点 

全固态电池正在成为世界竞争的焦点，这是行业内有目共睹的事实。数据显示，2011年以来，世界全固态电池相关论文呈现爆发式增长，与以往相比增长了10倍。“全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一，被列入中国、美国、欧盟、日韩等主要国家的发展战略，也成为下一代电池技术竞争的关键制高点。”欧阳明高表示，全球固态电池产业布局呈现一系列新特点，如中国企业数量最多，日韩企业数量较少但实力较强，美国基本是创业企业，而欧洲主要是与美国创业企业进行合作等。

日本正以举国之力推动全固态电池商业化，已经有官-产-学联盟，丰田、本田、日产等既开展全固态电池研发，也从事整车生产，在电池与整车性能匹配方面较有优势。其中，丰田在全固态电池研究上时间较早积累较深，目前日产、本田也已发布了其试生产和产品上线的时间节点。所以，日本的全固态电池研发已经是全行业在行动。

韩国是全球居第二位的电池产业大国，尽管汽车企业在全固态电池研发上不够积极，但是韩国三大电池企业实力较强，并在全固态电池研究方面取得了实质性进展，特别是三星已率先开发出了全固态电池。

与日本不同的是，美国全固态电池研究基本以创业企业为主导，大企业、汽车企业并没有太多介入。这些创业企业的支撑，主要来自股市与欧洲车企。其中，Solid Power与宝马合作，Quantum Scape与大众汽车合作，近来都发布了固态电池研究最新进展，Quantum Scape已发布了固态电池新产品，带来了其股价的上扬。

世界全固态电池行业的竞争正日趋升温。“在目前全固态电池产业路线图上，不是一家公司，而是很多公司，并且是有实力的公司，其产业化时间基本都定于2027年至2030年，这种共识并非偶然。”欧阳明高说，这也表明了全固态电池的世界竞争态势。

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中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高

02 中国需要全固态电池 

中国是否需要发展全固态电池一直是行业高度关注的问题。

目前，中国电池产业处于全球领先地位，在液态锂离子电池产业上已经取得辉煌成就，近十年来动力电池能量密度提升3倍，成本下降80%以上，产量占全球份额近70%。

“但如今中国电池行业也面临产能过剩、行业内卷。”欧阳明高分析，由于锂电池成本不断下降，技术门槛较低，很多企业蜂拥而入，而高端产品并没有满足电动汽车用户需求，如350千瓦以上的超级快充，在全寿命周期内如何不发生析锂、不影响寿命、不出现安全事故，仍是亟待解决的问题。总体上，国内电池企业仍面临技术门槛不断提升的挑战。而全固态电池是破解这些问题的路径之一。

在欧阳明高看来，此前2016年中国新能源汽车市场占有率1%之时，全球已经开始向电动汽车转向。目前中国电动汽车市场渗透率只有约30%，全球就已经为中国电动汽车领先而感到惊讶。因此，对于汽车技术而言，如果中国的全固态电池产业化有1%就会具备突破性意义。

动力电池未来10年的发展，始终牵动着行业的目光。“为什么中国需要全固态电池？因为全固态电池具有技术颠覆的性能潜力。”欧阳明高解释，全固态电池还有高安全性、高能量密度、高功率特性，以及温度适应性更宽等特点。“我们的实验表明，全固态电池1C充电循环可以达到1000次，5C充电循环反而可以达到10000次，这也是全固态电池成为未来动力电池重要发展方向之一的因素。”欧阳明高表示。

在全固态电池研究上，中外之间存在差异。“与国外基本都是全固态电池研究不同的是，当前国内的固态电池技术路线是多元化、并以固液混合的半固态电池为主。”欧阳明高谈到，半固态电池的特点，是固液混合的电化学原理与液态锂离子电池原理相同，是提升安全性的技术之一，但不属于颠覆性技术。国内的半固态电池正在试装车，但其良品率、电池成本、充电倍率、循环寿命等问题仍有待解决。

从全行业角度，欧阳明高提出，国内既要发展渐进性的半固态电池技术路线，也要防范激进型全固态电池技术路线带来的颠覆性风险。同时，国内外在全固态电池技术专利布局方面差距较大，截至2023年10月，丰田有1300多项，国内还没有一家企业超过100项。

欧阳明高所率领的研究团队，正聚焦电池安全研究与新型电池开发。欧阳明高向记者透露，该团队正在进行的研究包括被动安全研究与高安全电池开发、主动安全研究与智能型电池开发、本征安全研究与全固态电池开发。其中，高安全电池和智能型电池研究为全固态电池技术演进奠定了基础。在此基础上，他们提出了硫化物复合电极制备新方法，正极容量高的可以达到235mAh/g，而新提出的硅负极低成本制备方法，容量可以到2400mAh/g，同时还研发安时级硫化物全固态电池样品，初步打通硫化物全固态电池装配流程，目前已进入样品阶段，正在逐步攻克技术和工程瓶颈。

03 产学研协同破解瓶颈 

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中国全固态电池产学研协同创新平台的成立，对于破解全固态电池产业发展瓶颈，具有重要意义。“全固态电池产业化仍然面临一系列科学难题，既需要从关键材料、界面、复合电极、单体电池等不同层面解决现有难题，也需要应对全固态电池的工艺设备挑战，以及产业链挑战。”欧阳明高认为，面对诸多挑战，要统一认识、集中力量、协同产学研等工作，亟需全固态电池产学研协同创新平台发挥作用。

欧阳明高表示，在中国产学研合作促进会支持指导下建立“中国全固态电池产学研协同创新平台”，可以在政府主管部门指导下做服务性和协调性工作，主要包括三个平台，即科研服务平台、基础研发平台、产业协作平台。

在科研服务方面，包括政策研究，平台要对国外信息的收集整理进行研究，提供给政府主管部门参考。同时，要向主管部门及有关方面、产业界、社会各界传递正确信息，既不要过于焦虑，也不要过于乐观，要以科学严谨的态度来对待全固态电池，这也是国内技术研究和政策制定的基础。此外，还包括资金的筹措，以及成果转化，帮助地方、企业做产业化落地等。

在基础研发方面，对于没有进入专利保护的技术可以联合研发，还要解决数据库缺乏、不集中、不一致、没有统一的评价流程和方法等问题。还可以在材料研发的仿真、算力等方面进行合作。

在产业协作方面，全固态电池产业链及其新设备、新工艺等无法从传统渠道获得，需要重新构建。同时，有了产学研协同，会减少内部分歧，形成合力，促进产业链不断升级优化。

欧阳明高认为，人工智能正在颠覆材料科学的研发范式，并将大幅度加速全固态电池的研发速度。将来是24小时的黑灯实验室，还有大算力的计算平台帮助计算，这会大大加速研发进程，也给2030年左右实现全固态电池产业化突破增加了确定性。

他表示，新一代全固态电池走向应用，也是一步步提升市场占有率。即使乐观地预计从2030年起开始产业化，但市场份额达到5%-10%还需要多少时间尚难预测。所以，现有的电池体系不能丢掉，起码未来20年仍将是主体。而且现有锂电池成本已经非常低，全固态电池也很难与其拼性价比。

展望中国全固态动力电池材料体系的研发和产业化发展趋势，欧阳明高认为，新能源汽车产业发展需要低成本、高比能的动力电池，因此研究上要两头发力，力争在2030年左右实现全固态电池产业化突破。“有全固态电池产学研协同创新平台的支撑，我们对中国电池产业持续引领全球充满信心。”欧阳明高强调。