歐陽明高

一、全球全固態(tài)電池的研發(fā)背景

自20世紀(jì)70年代開始，國內(nèi)外很多科學(xué)家在固態(tài)電解質(zhì)研究方面做了大量基礎(chǔ)工作。大概在1980年左右，固態(tài)電解質(zhì)氮化鋰形成研究熱潮，但因氮化鋰的穩(wěn)定性較差，當(dāng)時(shí)沒有得到較好的發(fā)展。另外一個(gè)研究重點(diǎn)就是硫化物固態(tài)電解質(zhì)，初期和二期的硫化物性能表現(xiàn)不是很好，真正爆發(fā)的是第三期硫化物。此外，還有如鹵化物固態(tài)電解質(zhì)、石榴石型氧化物也都在研究中。

從20世紀(jì)60年代開始，固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率數(shù)-量級(jí)從剛開始的10-8S/cm、10-7 S/cm、10-3S/cm，到現(xiàn)在的10-2 S/cm。在早期發(fā)展階段，固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率數(shù)量級(jí)都在10-4—10-5S/cm水平上，基于這些現(xiàn)實(shí)問題，固態(tài)電解質(zhì)制成的電池一直無法滿足實(shí)用要求。直到1992年液態(tài)鋰離子電池發(fā)明后，迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并在2000年后逐步應(yīng)用于電動(dòng)汽車，進(jìn)一步引發(fā)了新能源汽車革命。

近十年來，以硫化物固態(tài)電解質(zhì)為代表的新型固態(tài)電解質(zhì)發(fā)展迅猛，離子電導(dǎo)率趕上甚至超過液態(tài)電解質(zhì)。2011年東京工業(yè)大學(xué)的Kanno教授第一次發(fā)現(xiàn)了一種具有三維鋰離子通道的硫化物電解質(zhì)， 室溫下其鋰離子電導(dǎo)率達(dá)12mS/cm，2016年他繼續(xù)創(chuàng)造奇跡，將離子電導(dǎo)率提升至25mS/cm，2023年最高達(dá)到32mS/cm，但是該固態(tài)電解質(zhì)中含有鍺元素，生產(chǎn)成本較高，這使得成本較低的硫化物固態(tài)電解質(zhì)發(fā)展起來，現(xiàn)在鋰磷硫氯是我們用的比較多的固態(tài)電解質(zhì)。盡管固態(tài)電池發(fā)展至今仍無法和液態(tài)鋰離子電池媲美，但是固態(tài)電解質(zhì)的離子導(dǎo)電率的新發(fā)現(xiàn)引起轟動(dòng)，引發(fā)了新一輪全固態(tài)電池的全球競(jìng)爭(zhēng)。2012年，豐田公司試制了車用全固態(tài)電池，然后國內(nèi)外企業(yè)紛紛布局固態(tài)電池?？梢钥吹剑P(guān)于全固態(tài)電池的研究論文在2011年之后呈爆發(fā)式增長，由過去的三五百篇，增長至現(xiàn)在的三五千篇，增長了十倍。

目前，全固態(tài)電池成為公認(rèn)的下一代電池首選方案之一，被列入中國、美國、歐盟、日本、韓國等國家和地區(qū)的發(fā)展戰(zhàn)略，也成為下一代電池技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵制高點(diǎn)。

從全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)布局來看，中國的企業(yè)最多，其次是日本，日本的企業(yè)數(shù)量雖然不是最多的，但其在全固態(tài)電池領(lǐng)域耕耘多年，實(shí)力很強(qiáng)。美國則主要分布著一些創(chuàng)業(yè)企業(yè)，歐盟國家的企業(yè)主要是與美國的創(chuàng)業(yè)企業(yè)合作。韓國企業(yè)數(shù)量也不多，但是持續(xù)投入研發(fā)，實(shí)力較強(qiáng)。

日本舉全國之力推動(dòng)全固態(tài)電池商業(yè)化，擁有官—產(chǎn)—學(xué)聯(lián)盟，豐田、本田、日產(chǎn)等企業(yè)目前在全球布局全固態(tài)電池研發(fā)和整車生產(chǎn)，在電池與整車性能匹配結(jié)合方面比較有優(yōu)勢(shì)。其中，豐田是最早也是最深入開發(fā)全固態(tài)電池的企業(yè)，現(xiàn)在日產(chǎn)、本田也都發(fā)布了試生產(chǎn)和產(chǎn)品上線時(shí)間節(jié)點(diǎn)。日本企業(yè)的一系列整體行動(dòng)表明，全固態(tài)電池的量產(chǎn)時(shí)間表逐漸明確。

值得一提的是，韓國擁有三大電池廠三星SDI、LG化學(xué)和SK Innovation，目前是位居全球第二的電池產(chǎn)業(yè)大國。雖然韓國的電池廠數(shù)量不多，但是這三家電池廠實(shí)力很強(qiáng)，在全固態(tài)電池發(fā)展方面都取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。尤其是三星，現(xiàn)在我國國內(nèi)仍有很多企業(yè)處在復(fù)現(xiàn)其生產(chǎn)的全固態(tài)電池階段。

美國與日本不同，以初創(chuàng)企業(yè)為主導(dǎo)。例如，電動(dòng)汽車企業(yè)特斯拉是一家以創(chuàng)新為特色的企業(yè)，很多行業(yè)都是以初創(chuàng)企業(yè)為先導(dǎo)，大企業(yè)并沒有介入太多。那么這些初創(chuàng)企業(yè)靠什么支撐？一方面靠股市支持，另一方面靠歐洲汽車廠商。比如Solid Power與寶馬合作，Quantum Scape與大眾合作。

總之，目前全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)路線圖有很多家企業(yè)參與，而且都是有實(shí)力的企業(yè)，他們的產(chǎn)業(yè)化時(shí)間基本上集中在2027—2030年，這不是偶然的，是具有一定共識(shí)的。

二、中國全固態(tài)電池的發(fā)展需求

對(duì)于中國要不要發(fā)展全固態(tài)電池，值得討論。目前中國電池產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先，即使全固態(tài)電池2030年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，要想替代液態(tài)鋰離子電池50%的市場(chǎng)份額也至少需要20—30年。但是，目前中國的電動(dòng)汽車滲透率達(dá)30%，全球就驚呼中國車要領(lǐng)先了，甚至滲透率達(dá)到1%時(shí)就已經(jīng)發(fā)出預(yù)警了。當(dāng)年中國新能源汽車市場(chǎng)占有率達(dá)1%時(shí)，大概2016年全球開始向電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向，對(duì)于汽車技術(shù)而言，1%是很重要的市場(chǎng)份額，所以市場(chǎng)占有份額不需要替代到50%，1%就已經(jīng)具有突破性意義。

當(dāng)前，中國液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)取得輝煌成就，十年來動(dòng)力電池能量密度提升3倍，成本下降80%以上，電池產(chǎn)量占比接近全球的70%，但如今，中國電池行業(yè)面臨產(chǎn)能過剩、行業(yè)內(nèi)卷等新問題。

現(xiàn)在電池行業(yè)一方面是低成本電池的成本不斷下降，技術(shù)門檻比較低，進(jìn)入該行業(yè)的人較多，很多民營企業(yè)爭(zhēng)相進(jìn)場(chǎng)。但與此同時(shí)，電池行業(yè)并沒有完全滿足電動(dòng)汽車客戶的需求，比如350千瓦以上的超級(jí)快充，如何保證其在全壽命周期內(nèi)不析鋰、不影響壽命、不發(fā)生安全事故，這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)；低溫續(xù)航、體積能量密度，同樣存在挑戰(zhàn)。國外的電池廠家，如德國的電池廠家都提出，到2026年硅負(fù)極的含量要達(dá)到近50%，但是中國現(xiàn)在的電池只有百分之幾的硅負(fù)極含量就因膨脹率太高而無法被接受。50%的硅含量對(duì)于電池壽命會(huì)有極大影響。所以，在體積能量密度進(jìn)一步提升的情況下，磷酸鐵鋰電池的體積能量密度還是偏低的。當(dāng)然我們不是沒有技術(shù)方案，我們面臨著技術(shù)門檻不斷提高的挑戰(zhàn)。

從鋰離子電池的技術(shù)創(chuàng)新周期來看，光伏電池的創(chuàng)新周期大概是十幾年換一代，鋰電池的創(chuàng)新周期長一些，個(gè)人認(rèn)為大概為30年。從2000年左右開始的第一個(gè)十年，鋰離子電池從手機(jī)電池行業(yè)擴(kuò)張到動(dòng)力電池，首先要處理的問題就是安全問題，這個(gè)問題現(xiàn)在還需繼續(xù)解決，有些領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)基本解決了?，F(xiàn)有的比能量下應(yīng)該可以解決，但是比能量再提升呢？大家會(huì)反問比能量為什么還要提升？問題是如果比能量提升了，成本不用提升太多，是不是就要顛覆？近十年來，智能化技術(shù)逐步在電池行業(yè)應(yīng)用，近幾年我們還在解決，行業(yè)內(nèi)卷急需提質(zhì)降本增效，用什么辦法？即數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也就是電池全生命周期全鏈條智能化。

下一個(gè)十年，或者說現(xiàn)在已經(jīng)開始的十年，個(gè)人認(rèn)為是材料換代的時(shí)期。為什么鋰離子電池能夠應(yīng)用到汽車上？就是因?yàn)橛腥丸F鋰電池。新能源汽車國家科技專項(xiàng)到2005年才把鋰離子電池作為重點(diǎn)，在這之前以鉛酸電池和鎳氫電池為主，后來由于磷酸鐵鋰和三元電池材料的創(chuàng)新，鋰離子電池成為動(dòng)力電池的主流。如今，又到了新一輪材料創(chuàng)新周期，可能持續(xù)至2030年左右，也就是全固態(tài)電池有可能在2030年左右實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。中國電池行業(yè)面臨國內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)加劇的局面，盡管我們居于世界第一位，但是需要居安思危，要把握電池行業(yè)下一步發(fā)展方向：低碳化、智能化、固態(tài)化。下面重點(diǎn)圍繞“固態(tài)化”方向展開闡述（見圖1）。

什么是全固態(tài)電池，為什么要發(fā)展全固態(tài)電池？這是因?yàn)槿虘B(tài)電池具有技術(shù)顛覆的性能潛力。第一，從高安全性來看，從液態(tài)到固態(tài)，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性可以保持在300℃，液態(tài)電解質(zhì)100℃就會(huì)蒸發(fā)，所以其給出了200℃的安全空間，這對(duì)于正常的工作范圍是有安全保障的。

第二，從高能量密度來看，盡管全固態(tài)電池現(xiàn)在并沒有實(shí)現(xiàn)高能量密度，但是它有發(fā)展?jié)摿?。不僅是單體電池，而且從電池模組的角度看全固態(tài)電池也有發(fā)展?jié)摿?，因?yàn)槠淇梢允褂秒p極板結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在使用的液態(tài)單體電池必須包起來使用，否則會(huì)出現(xiàn)電解液漏液導(dǎo)致短路的情況，而固態(tài)電解質(zhì)就不需要包起來，因此也沒必要使用那么多外殼，就像燃料電池一樣串疊起來就可以，同時(shí)提升電池的能量密度。

第三，從高功率特性來看，現(xiàn)在液態(tài)鋰離子電池的離子傳導(dǎo)運(yùn)載模式，需要溶劑化，再脫溶劑化，通俗來講就是離子在液態(tài)電解質(zhì)中移動(dòng)需要“坐船”，但是鋰離子在固態(tài)電解液中的移動(dòng)是跳躍模式，傳遞速率更高，使得充電速度可以大幅提高，這就是其高功率特性。這種“快充”和現(xiàn)在的快充不一樣，現(xiàn)在的充電速度太快就會(huì)析鋰，負(fù)極電位低至零也會(huì)析鋰，因?yàn)殇囯x子沉積在負(fù)極，就會(huì)帶來極化增加、電位下降，從而導(dǎo)致析鋰。對(duì)于這個(gè)問題，全固態(tài)電池是可以解決的。

第四，從溫度適應(yīng)性來看，現(xiàn)在液態(tài)電池在低溫環(huán)境下的續(xù)航里程仍不理想。液態(tài)電解質(zhì)，鋰離子電導(dǎo)率和溫度直接相關(guān)，全固態(tài)電池的電解質(zhì)在-30℃—100℃之間都不會(huì)凝固，也不會(huì)氣化，不會(huì)因?yàn)槎斓臍夂蚨a(chǎn)生大幅的容量下降，溫度適應(yīng)性很好。

第五，材料的選擇范圍更廣，因?yàn)楣虘B(tài)電池的電化學(xué)窗口更寬，比如鹵化物抗氧化特性很好，可以適應(yīng)高壓，而硫化物適應(yīng)低電壓。因此，有人將這兩種物質(zhì)相互配合，做成電化學(xué)窗口很寬的電池，進(jìn)一步提升能夠適應(yīng)的電壓水平。

全固態(tài)電池可以同時(shí)滿足以上一些特性，不像液態(tài)電池不能同時(shí)兼顧多方面性能，比如，比能量高了但是充電速率會(huì)下降，或是電池壽命縮短；充電倍率性能提升了，循環(huán)壽命就會(huì)縮短。而全固態(tài)電池不同，如果充電倍率提升，電池壽命反而會(huì)有增長趨勢(shì)。我們的實(shí)驗(yàn)表明，全固態(tài)電池1C充電循環(huán)1000次，5C反而可以充電循環(huán)10000次，與液態(tài)電池的特性是不一樣的，因此，全固態(tài)電池是動(dòng)力電池重要的發(fā)展方向之一。

現(xiàn)在全球固態(tài)電池以全固態(tài)電池為主，國外基本上以全固態(tài)電池為主，全固態(tài)中又以硫化物電解質(zhì)為主。這兩個(gè)特點(diǎn)，值得我們思考。由于氧化物固態(tài)電解質(zhì)的離子導(dǎo)電率相對(duì)偏低，且過硬、過脆，目前逐漸轉(zhuǎn)向固液混合電解質(zhì)；聚合物電化學(xué)窗口較窄，離子導(dǎo)電率更低，現(xiàn)在轉(zhuǎn)向了固液混合電解質(zhì)。鹵化物電解質(zhì)盡管有性能潛力，但目前還處在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，所以國外基本上都選擇硫化物全固態(tài)電池。硫化物全固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)在于，一是離子電導(dǎo)率最高，二是材料比較軟，固固結(jié)合的時(shí)候，等靜壓可以使其較好地結(jié)合。但是硫化物電解質(zhì)也存在很多問題，空氣穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性都相對(duì)較差，還有很多問題需要解決。

當(dāng)前中國固態(tài)電池技術(shù)路線發(fā)展是多元化的，以固液混合為主，這與國際上的發(fā)展路線是不一樣的，國際上是以全固態(tài)為主。固液混合電池技術(shù)是以氧化物和聚合物電解質(zhì)等的結(jié)合為主，硫化物電解質(zhì)在國內(nèi)并不是主導(dǎo)技術(shù)路線?，F(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)固態(tài)電池的企業(yè)很多，包括很多原先生產(chǎn)全固態(tài)電池的企業(yè)，后來轉(zhuǎn)向半固態(tài)技術(shù)路線，產(chǎn)業(yè)鏈比較完整；很多主流電池廠也都在走固液混合、半固態(tài)技術(shù)路線；有些企業(yè)正在嘗試裝車。

半固態(tài)電池的特點(diǎn)是固液混合的電化學(xué)原理，其與液態(tài)鋰離子電池的原理路徑是相同的，不屬于顛覆性技術(shù)，是提升電池安全性的技術(shù)之一。目前半固態(tài)電池正在試裝車，但是要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，還需要提高良品率、降低電池成本，考慮充電倍率和循環(huán)壽命等問題。

從全行業(yè)看，既要發(fā)展?jié)u進(jìn)性半固態(tài)技術(shù)路線，又要防范激進(jìn)型全固態(tài)技術(shù)路線帶來的顛覆性風(fēng)險(xiǎn)。這種風(fēng)險(xiǎn)體現(xiàn)在哪里？就像十幾年前汽車電動(dòng)化轉(zhuǎn)型初期，也在選擇混合動(dòng)力還是純電驅(qū)動(dòng)路徑上引起大討論。后來，我國汽車戰(zhàn)略選擇了純電驅(qū)動(dòng)，包括純電動(dòng)和插電混動(dòng)兩種，這種情形和今天電池行業(yè)的發(fā)展類似。另外，早期柴油機(jī)電控的發(fā)展也面臨兩條技術(shù)路線，一條是漸進(jìn)性電控泵技術(shù)路線，另一條技術(shù)路線是高壓共軌型。當(dāng)時(shí)企業(yè)認(rèn)為高壓共軌系統(tǒng)中，高壓油管內(nèi)壓力達(dá)到兩千個(gè)大氣壓，風(fēng)險(xiǎn)高，沒有人敢做。但是在柴油機(jī)電控發(fā)展后期，電控泵技術(shù)路線只是過渡，高壓共軌技術(shù)路線成為主流。

目前在全固態(tài)電池技術(shù)方面，國內(nèi)外專利布局差距比較大，日本企業(yè)專利布局領(lǐng)先，全球固態(tài)電池專利申請(qǐng)前5名企業(yè)有4家日本企業(yè)和1家韓國企業(yè)，其中，豐田申請(qǐng)專利達(dá)1000項(xiàng)以上。我國近五年來，專利布局加速， 智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)顯示，截至2023年10月，中國企業(yè)的全固態(tài)電池專利，最高的不到100項(xiàng)。其中，四川新能源汽車創(chuàng)新中心有限公司全固態(tài)電池專利授權(quán)居國內(nèi)第二位。

四川新能源汽車創(chuàng)新中心有限公司有三大研發(fā)板塊，包括電池儲(chǔ)能、綠色氫能和智慧能源；以問題導(dǎo)向、學(xué)科交叉、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的發(fā)展模式，推動(dòng)我國新能源汽車發(fā)展與新能源技術(shù)革命。其中，電池板塊的校外基地在宜賓，也是國家市場(chǎng)監(jiān)管總局的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。該板塊聚焦電池安全研究與新型電池開發(fā)，包括被動(dòng)安全研究與高安全電池開發(fā)、主動(dòng)安全研究與智能型電池開發(fā)、本征安全研究與全固態(tài)電池開發(fā)，對(duì)此簡(jiǎn)要介紹如下。

首先，關(guān)于高安全電池的開發(fā)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)采用了本征安全電解液+原位聚合技術(shù)，使用聚合單體，盡量去掉液體。使用聚合網(wǎng)絡(luò)來束縛鋰鹽，抑制鋰鹽與負(fù)極的放熱副反應(yīng)，通過高熱穩(wěn)定性聚合網(wǎng)絡(luò)的包覆層，減緩正負(fù)極接觸的熱失控反應(yīng)，使得高安全電池的熱失控溫度提升近50℃。通過30分鐘的170℃ 熱箱測(cè)試，能量密度達(dá)到360Wh/kg，而且基本保持原來的充放電倍率，成本也不會(huì)有太大變化。

其次，關(guān)于智能型電池的開發(fā)。主要為開發(fā)傳感器，包括智能端蓋、智能隔膜、智能集流體，將智能隔膜變成電位傳感器，智能端蓋植入芯片等，而且是無線BMS等，這種傳感器首先應(yīng)用的場(chǎng)景就是儲(chǔ)能電池。相較于動(dòng)力電池容量偏小，加裝傳感器會(huì)增加成本，現(xiàn)在儲(chǔ)能電容量為500Ah（安時(shí)），增加的成本很少，而且大容量電池的智能化處理，一旦出現(xiàn)電池安全問題，將是毀滅性的。

最后，關(guān)于全固態(tài)電池的開發(fā)。高安全電池和智能型電池都為全固態(tài)電池的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。與此同時(shí)，全固態(tài)電池開發(fā)還先要把工具備好，也就是表征手段、全套儀器，做到能看、能算、能制，要看到原子，要從原子算到模組，看和算相結(jié)合，看完了能夠立即算，再加上借助人工智能的力量；另外，就是制備裝備，這三方面工具是我們跨學(xué)科協(xié)作的有力武器。

借助這些工具和手段，科研團(tuán)隊(duì)提出硫化物復(fù)合電極制備新方法，正極容量可高至235mAh/g，新提出的硅負(fù)極低成本制備方法，負(fù)極容量可達(dá)到2400mAh/g；同時(shí)研發(fā)安時(shí)級(jí)硫化物全固態(tài)電池樣品，初步打通了硫化物全固態(tài)電池裝配流程，但目前全固態(tài)電池還是樣品，面臨一系列技術(shù)和工程瓶頸。

三、全固態(tài)電池面臨的挑戰(zhàn)與協(xié)同創(chuàng)新

目前，全固態(tài)電池發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)是，具有跨學(xué)科的特性、技術(shù)門檻極高，包括材料、界面、工藝、產(chǎn)業(yè)鏈、設(shè)備等。

（一）全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化面臨的科學(xué)挑戰(zhàn)

全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍然面臨一系列科學(xué)難題，需要從關(guān)鍵材料、界面、復(fù)合電極、單體電池等不同層面進(jìn)行解決。材料層級(jí)，硫化物電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性、空氣穩(wěn)定性較差，批量生產(chǎn)很難，同時(shí)基礎(chǔ)硫化鋰價(jià)格高。因此，要實(shí)現(xiàn)硫化鋰的規(guī)模化生產(chǎn)，降低成本。硅碳負(fù)極面臨的問題則是體積膨脹較大，鋰負(fù)極發(fā)展還不成熟。

在界面層級(jí)，電極材料、固態(tài)電解質(zhì)的界面相容性，包括界面的副反應(yīng)、固—固界面機(jī)械接觸和體積變化需要加壓。而且這個(gè)界面很復(fù)雜，包含空間電荷層等，需要尋找創(chuàng)新材料作為過渡層。

在電極層級(jí)，高面載復(fù)合電極應(yīng)變條件下的電荷輸運(yùn)緩慢、機(jī)械失效、高電流密度下鋰負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性等問題。

在電芯層級(jí)，由于空氣穩(wěn)定性問題，只能在手套箱里面做，環(huán)境控制成本高；等靜壓壓制方式的效率低；電芯做大做厚難度較大；車載工況下的電芯性能綜合評(píng)估目前缺乏相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）全固態(tài)電池工藝設(shè)備面臨的挑戰(zhàn)

如果采用濕法工藝，大概能保留一半的現(xiàn)有設(shè)備，如果采用干法工藝，三分之二的設(shè)備都不能用了，都要用新設(shè)備，這也是我們面臨的問題。所以我們必須要與設(shè)備廠商同步。

（三）全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈面臨的挑戰(zhàn)

中國擁有全球最強(qiáng)大的電池產(chǎn)業(yè)鏈，但是，目前從原料到基材生產(chǎn)、電芯/電池包裝配、電池生產(chǎn)應(yīng)用到電池回收，全固態(tài)電池將對(duì)現(xiàn)有電池全生命周期的產(chǎn)業(yè)鏈造成巨大沖擊。

盡管這些問題需要一個(gè)個(gè)解決，發(fā)展全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，但現(xiàn)在國外已經(jīng)取得重要進(jìn)展。目前來看，中國對(duì)全固態(tài)電池的研發(fā)認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一、力量比較分散、產(chǎn)學(xué)研不協(xié)調(diào)，需要聯(lián)合起來建立協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，共同突破全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)。

目前，中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)（CASIP）已在中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)的支持指導(dǎo)下建立起來，在政府的指導(dǎo)下從事服務(wù)性、協(xié)調(diào)性工作，具體包括三個(gè)平臺(tái)：科研服務(wù)平臺(tái)、基礎(chǔ)研發(fā)平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)協(xié)作平臺(tái)。

第一個(gè)是科研服務(wù)平臺(tái)。該平臺(tái)的工作主要有四個(gè)方面：政策研究，對(duì)國外信息收集整理進(jìn)行政策研究，為政府提供決策參考；做好公眾宣傳，正確引導(dǎo)公眾；資金籌措，引導(dǎo)地方政府和金融機(jī)構(gòu)加大投資；成果轉(zhuǎn)化，幫助企業(yè)落地。

第二個(gè)是基礎(chǔ)研發(fā)平臺(tái)。對(duì)于沒有進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)性領(lǐng)域的技術(shù)，仍可以進(jìn)行聯(lián)合研究，基礎(chǔ)研究可以共同合作，技術(shù)開發(fā)則分別申請(qǐng)專利。數(shù)據(jù)庫方面，現(xiàn)在我國數(shù)據(jù)庫較為缺乏，各自獨(dú)立，數(shù)據(jù)少，存在不一致的情況，缺乏統(tǒng)一的評(píng)價(jià)流程和方法。另外，現(xiàn)在仿真、算力變得越來越重要，正在顛覆材料研發(fā)模式，也是可以開展合作的領(lǐng)域。

第三個(gè)是產(chǎn)業(yè)協(xié)作平臺(tái)。協(xié)作的定位是需要找到相對(duì)平衡的位置。產(chǎn)業(yè)協(xié)作平臺(tái)的作用是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈資源的整合，體現(xiàn)在四個(gè)方面：工藝裝備方面，統(tǒng)一成熟工藝，探索新型制備工藝與設(shè)備；技術(shù)攻關(guān)方面，電解質(zhì)材料、復(fù)合電極、電解質(zhì)膜、粘結(jié)劑等關(guān)鍵部件尋求技術(shù)攻關(guān)；產(chǎn)業(yè)分工方面，建立材料供應(yīng)鏈，聯(lián)合開展示范應(yīng)用，拓展應(yīng)用場(chǎng)景；測(cè)試平臺(tái)方面，共建測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)共享高端測(cè)試資源?？傊?，加強(qiáng)聯(lián)盟間的協(xié)同合作，建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室等。

四、全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望

人工智能正在改變材料科學(xué)的研發(fā)范式，將大幅加快全固態(tài)電池的研發(fā)速度。就如大家所知的Alpha Go顛覆了傳統(tǒng)圍棋，Alpha Fold顛覆了蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)技術(shù)，Alpha Geometry破解了國際數(shù)學(xué)奧林匹克競(jìng)賽級(jí)別的幾何題，谷歌DeepMind利用AI+DFT計(jì)算發(fā)現(xiàn)了220萬個(gè)可能穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。我們已經(jīng)處于一個(gè)新的時(shí)代——人工智能的時(shí)代，不能再用過去推論未來，這個(gè)時(shí)代會(huì)顛覆材料的創(chuàng)新模式，擁有大算力的計(jì)算平臺(tái)使得計(jì)算速度大大提升，這將為2030年左右實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化增加確定性。

展望中國動(dòng)力電池材料體系的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)，我們要發(fā)展低成本電池，但同時(shí)也要發(fā)展高比能電池，兩頭發(fā)力，實(shí)現(xiàn)中國電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)引領(lǐng)全球電池發(fā)展。

（作者系中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授。本文根據(jù)作者在“中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)成立大會(huì)”上的演講整理，略有刪減）