陈全世：全固态电池技术发展还需“三步走”

全固态电池是下一代新能源汽车动力电池的理想技术路线。正因为如此，全固态电池的研发，正成为各汽车企业抢占的“制高点”，可谓“烽烟四起”。

然而，在陈全世眼里，我国全固态电池技术发展还仅仅只是初始阶段，成熟的大规模商业化运用还需“三步走”。

陈全世，清华大学教授、博士生导师，清华大学汽车研究所所长、汽车安全与节能国家重点实验室副主任。陈全世还兼职担任中国汽车工程学会理事、电动汽车分会主任，全国汽车标准化电动汽车专业委员会副主任及建设部城市车辆专家委员会副主任等。他从1991年正式开始研究电动汽车，在这一领域耕耘31年之久，承担着国家“863”电动汽车专项中“燃料电池城市客车整车技术研究”课题，是我国新能源汽车研发领域的“开拓者”和“拓荒牛”。

在新近举行的2024中国（武汉）智能与新能源汽车论坛上，他一再告诫说：固态电池的技术发展不可能一蹴而就，需要一个相当长的时间和努力。

他说：全固态锂电池，是一种使用固体电极材料和固体电解质材料，不含有任何液体(Wt0%)的锂电池，主要包括全固态锂离子电池和全固态金属锂电池。区别在于前者负极不含金属锂，后者负极为金属锂。其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，同时也克服了锂枝晶现象（锂枝晶生长是影响锂离子电池安全性和稳定性的根本问题之一），即使被加热到非常高的温度，也不会着火，因而安全性更高。搭载全固态锂电池的汽车，自燃概率会大大降低。

“现有液态锂电池很难打破350Wh/kg的能量密度天花板，但是固态电池能轻松超越350Wh/kg，达到500Wh/kg以上”。他补充说。

在可预知的未来，固态电池发展前景广阔。目前各汽车企业和电池生产企业，都瞄准了这一领域。

他强调：“至今全固态电池仍存在一些重大技术难点：一是电解质的批量化、低成本化、稳定化合成问题一直未能有效解决；二是固-固界面问题导致的内阻大的问题未得到解决；三是相应的设备、工艺尚未定型。国外业内的专家估计，全固态电池的大规模量产至少还需要10年左右的时间”。

全固态电解质为什么那么难？电池的正负极材料都是固态的，随着温度的变化和充放电过程会发生一定的变形，体积会膨胀或者收缩。如果电解质不能跟随进行相应的变形，就会出现缝隙，从而降低导电性能甚至失效。这就与高铁的铁轨接缝材料一样，温度变化产生的铁轨伸缩必须由接缝材料来弥补。

陈全世认为，全固态电池技术发展还需“三步走”。

第一步:重点攻关固态电解质（2025-2027）:以200Wh/kg和400Wh/L为目标，打通全固态电池技术链，三元和石墨正负极基本不变，确立主体电解质;2030:以300Wh/kg和600Wh/L为目标，特种商用车应用为主要场景，三元和硅碳正负极，优化固态电解质体系(主体电解质+补充电解质)，实现在电池层面大于4C的倍率性能和5000次的循环寿命。

第二步:重点攻关高容量复合负极（-2030）:以400Wh/kg和800Wh/L为目标，高性能乘用车应用为主要场景，进一步发展高比容量高硅基负极实现在电池层面大于3C的倍率性能和1500次的循环寿命;2035:以500Wh/kg和1000Wh/L为目标，进一步发展高比容量锂金属负极(锂金属载体或功能层)》

第三步:重点攻关高容量复合正极（-2035）:以500Wh/kg和1000Wh/L为目标，进一步发展高电压高比容量富锂正极;2040:以700Wh/kg为目标，发展锂硫和锂空气电池。