全固態(tài)電池，有AI才有未來

“全固態(tài)電池量產(chǎn)”什么時候能實現(xiàn)？這不但是2024年行業(yè)營銷的焦點，也是行業(yè)的疑問點。在此起彼伏的聲浪中，迎來了2025年。

一個冷靜的聲音說到，“固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍需解決技術、工藝和成本的問題。”這是全國政協(xié)常委、經(jīng)濟委員會副主任，工信部原部長苗圩最近在論壇上的權威論斷。這也為2024年的喧囂劃上了休止符。

苗圩還澄清了一個事實和概念，“半固態(tài)電池仍然屬于液態(tài)電池的范疇，不能與固態(tài)電池混為一談。絕不是液態(tài)電池隨著電解液液體的減少就可以發(fā)展成為固態(tài)電池，這是完全兩個不同的概念?！?/p>

這也是在強調，行業(yè)需要摒棄浮躁，更加理智。全固態(tài)電池的發(fā)展方向不變，但是，路還很長。

不過，我們也欣喜地看到，隨著DEEPSEEK的崛起，私有化部署成為可能后，也為全固態(tài)電池的研發(fā)插上了“AI翅膀”。全行業(yè)的研發(fā)速度也將提升好幾個數(shù)量級，這對于全固態(tài)電池量產(chǎn)的盡快落地，無疑做到了“神助攻”。

01、硫化物電解質成為共識

作為下一代的“終極”電池技術，全固態(tài)電池的概念已經(jīng)炒作了好幾年。

用一句話來說，全固態(tài)電池就是使用固態(tài)電解質替換傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池中的電解液和隔膜。作為預期，理想狀態(tài)下，其具有高能量密度、高安全性和長壽命等優(yōu)勢，但是，目前仍處于理論研究+材料體系發(fā)展階段。

再說，現(xiàn)階段傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的能量密度已經(jīng)接近350Wh/kg 的理論極限，且存在電池熱失控等安全隱患。所以，全固態(tài)電池被視為下一代的電池技術，日韓美歐都在發(fā)力，甚至有“賭國運”般的競爭態(tài)勢。

目前，固態(tài)電解質主要有三大技術路線：硫化物電解質、聚合物電解質、氧化物電解質。

根據(jù)中國全固態(tài)電池產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新平臺理事長歐陽明高院士的統(tǒng)計，硫化物技術路線已經(jīng)成為行業(yè)共識的主要聚焦發(fā)展方向，并且投入持續(xù)增加。

按照歐陽院士的統(tǒng)計，目前全球約32家企業(yè)和機構聚焦于硫化物技術路線，包括豐田、本田、寧德時代、比亞迪、吉利等。不超過10家研發(fā)氧化物固態(tài)電池，7家研發(fā)聚合物固態(tài)電池。

不過，就像苗圩所說，全固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化應用，還是存在需要解決的技術、工藝和成本問題。

比如，固態(tài)電解質的綜合表現(xiàn)不佳，聚合物電解質易加工、生產(chǎn)難度低，但是離子電導率不高，影響充放電性能。而氧化物和硫化物電解質具有更高的電導率、安全性和機械強度，但是其制造難度更大，成本更高。

特別是技術上的“固固界面”問題，中國科學院院士、廈門大學教授孫世剛也提到，“固態(tài)電池中電極與電解質之間的界面接觸不良會導致電池內阻增加，影響電池的整體性能。”所以，固固界面改性技術，各家企業(yè)都在投入重兵攻關。

至于關鍵的成本問題，則是橫亙在全固態(tài)電池量產(chǎn)前的一座“大山”。

苗圩披露和強調，“當前，液態(tài)鋰離子電池單體成本大體是0.5元/Wh左右。而固態(tài)電池在沒有大規(guī)模量產(chǎn)的前提下，成本相對較高，僅材料成本在2元/Wh以上。一個100度的電池包僅材料成本就已經(jīng)超過20萬元，遠高于現(xiàn)有液態(tài)電池?！?/p>

所以，雖說從長期角度來講成本不是問題，但要達到比亞迪鋰電池有限公司CTO孫華軍所測算的三元電池“固液同價”，同樣有很長的路要走。按照預期，比亞迪的固態(tài)電池“計劃2027年左右啟動批量示范裝車應用，預計在2030年前后實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)?！?/p>

按照歐陽院士的統(tǒng)計，目前眾多企業(yè)已經(jīng)建立了硫化物電解質的小批量供應能力，還需要重點攻克大規(guī)模生產(chǎn)工藝。2023~2024年，硫化物電解質的全球產(chǎn)能大約在80噸。預計2025~2027年，產(chǎn)能將突破1000噸。

一個好消息是，這次上海屹鋰新能源科技有限公司董事長張希表示，由于源頭材料硫化鋰價格的大幅下降，電解質成本下降很快，去年硫化物電解質價格在7~8萬元/公斤，今年已經(jīng)下降到1~2萬元/公斤，預計明年到6000~7000元/公斤，2030年有望達到幾百元/公斤。

而說到全固態(tài)電池的技術路線和未來，歐陽明高院士認為，要聚焦以硫化物電解質為主體電解質，匹配高鎳三元正極和硅碳負極的技術路線，以比能量400瓦時/公斤、循環(huán)壽命1000次以上為性能目標，確保2027年實現(xiàn)轎車小批量裝車。

歐陽明高院士對全固態(tài)電池技術的硫化物路線的預測如下：

2025～2027年，開發(fā)“石墨/低硅負極”全固態(tài)電池，以200~300Wh/kg為目標，攻克硫化物固態(tài)電解質，打通全固態(tài)電池的技術鏈，三元正極和石墨/低硅負極基本不變，向長壽命大倍率方向發(fā)展；

2027～2030年，開發(fā)“高硅負極”全固態(tài)電池，以400Wh/kg和800Wh/L為目標，重點攻關高容量硅碳負極，三元正極和硫化物固態(tài)電解質仍為主流材料體系，面向下一代乘用車電池；

2030～2035年，開發(fā)“鋰負極”全固態(tài)電池，以500Wh/kg和1000Wh/L為目標，重點攻關鋰負極，逐步向復合電解質（主體電解質+補充電解質）、高電壓高比容量正極（高鎳、富鋰、硫等）發(fā)展。

02、AI的作用加速顯現(xiàn)

全固態(tài)電池的核心，當然是研發(fā)，特別是電池設計與材料研發(fā)，正在從實驗試錯的1.0時代和正向仿真的2.0時代，邁向智能化全自動研發(fā)的3.0時代。

這也是緣于，傳統(tǒng)的開發(fā)模式不能適應時代，AI將起到前所未有的關鍵作用。從過去兩年的情況來看，AI賦能電池開發(fā)已經(jīng)取得了初步效果。這在2025年2月16日的第二屆中國全固態(tài)電池創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上的發(fā)言中，基本是共識。

換言之，大語言模型和AI for Science（人工智能驅動的科學研究）結合，升級研發(fā)平臺，成為全固態(tài)電池關鍵材料體系創(chuàng)新與構建的加速器。

比如，中國科學院院士、北京大學教授鄂維南團隊基于分子設計的基座模型Uni-Mol，就采用了Transformer架構，能夠支持生成、搜索和屬性預測等任務。

Uni-Mol是一個基于三維分子表達的通用模型，最早的Uni-Mol 1已經(jīng)有相當于9億多個三維分子構象，包含7000萬左右骨架，參數(shù)量達到了11億，通過預訓練的方式整合不同場景的分子數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)稀缺和碎片化問題。

而對于全固態(tài)電池研發(fā)的固固界面、鋰金屬負極應用、硫化物電解質穩(wěn)定性、生產(chǎn)工藝四大核心難題，傳統(tǒng)研發(fā)模式效率已無法滿足需求，歐陽明高院士也提出，依托“文獻AI讀、報告AI寫、模型AI算、優(yōu)化AI做”的研發(fā)新范式，電池研發(fā)效率可以提升1~2個數(shù)量級，節(jié)省研發(fā)費用70~80%。

特別是，在材料體系和材料研發(fā)方面，AI的作用正在加速顯現(xiàn)。

像在電解液分子設計中的AI應用方面，美國材料研究學會（MRS）會士、電化學學會（ECS）會士、SES AI Corporation首席技術官許康的團隊即將建成的“分子宇宙”數(shù)據(jù)庫，預計的數(shù)量是10的12次方，并且通過DFT計算和AI技術加速分子探索。這在傳統(tǒng)研發(fā)是不可能做到的。

再比如，清華大學化學工程系教授、系主任張強團隊結合AI，開發(fā)了高通量電解質計算軟件，已經(jīng)快速篩選和積累了25萬個分子，顯著提升了電解質材料的研發(fā)效率。

一個實例是，張強教授的團隊以快充體系為目標，從10萬個分子中經(jīng)過拓撲檢查縮小到1萬多，通過結構篩選到3700，通過可合成篩選到489，最后在8種分子里通過實驗驗證有兩種效果非常好，得到滿意的結果。

蘇州易來科得科技有限公司CEO陳新虹的團隊，通過ELectroder BDA軟件，預計2025年電池設計效率將提升2~5倍，智能設計將再提升兩個數(shù)量級?！皬膶嶒炘囧e法到檢索生成電池設計目前的目標，有10的4次方研發(fā)效率的提升，少做重復勞動這件事情太有意義了?！?/p>

而作為電池工業(yè)的龍頭老大，寧德時代更是七八年前就開始使用AI來解決問題。并且，花了很長時間建立電池材料智能化設計平臺，把數(shù)據(jù)整合起來。目前，已經(jīng)在這個平臺的基礎上開發(fā)了100多個模型。寧德時代研發(fā)總裁歐陽楚英表示，“現(xiàn)在我們內部提的要求，是希望在三個月內能夠做一個閉環(huán)的驗證，這個從研發(fā)效率上的確能夠比較快地提高?！?/p>

值得一提的是，最近爆火的DeepSeek也推動了各行業(yè)垂直大模型的發(fā)展。并且，其開源特性保障了數(shù)據(jù)隱私，使得私有化部署成為可能，為各行業(yè)模型定制化開辟出了新途徑。

當然，DeepSeek的優(yōu)勢和缺點也同樣突出。歐陽明高院士表示，DeepSeek在電池知識問答和電池文本挖掘方面均表現(xiàn)優(yōu)異。然而，在電池設計這一更為復雜的任務上，DeepSeek雖具備了一定的總結能力，但尚缺乏創(chuàng)新能力與深入的科學分析能力。所以，迫切需要開發(fā)針對垂直領域的大模型。

從汽車行業(yè)來說，2025年已然掀開了AI賦能的智能汽車新時代的序幕。而作為整車上游供應鏈最重要的組成部分，全固態(tài)電池的研發(fā)也同樣插上了AI的翅膀，準備飛翔。AI對于電池行業(yè)來說，無疑是最重要的一個幫手，就看能不能加速全固態(tài)電池的量產(chǎn)落地了。

作者丨王小西

責編丨崔力文

編輯丨王? ?越