SIMT技术观察 钠远新材
SIMT技术观察是钠远新材（SIMT）推出的一档前沿科技与产业变革深度对话栏目。作为钠远新材技术生态的重要组成部分，本栏目将定期邀请来自新能源、人工智能、材料科学、智能制造等领域的 一线博士与科研工作者 ，以对话的形式，拆解他们在攻克的技术难题、实验室里的最新进展，以及从理论到产业化的真实路径。
👤 本期访谈嘉宾
Jun Wang教授，2012年于中国科学院宁波材料技术与工程研究所取得材料物理与化学工学博士学位，2012年至2018年于德国明斯特大学MEET电池研究中心（欧洲TOP电池研究中心）担任研究员工作，2018年至今于南方科技大学担任研究员/教授，博士生导师。其主要研究方向为高能量密度与高安全锂电池以及其他新型电池研究，主持国家自然科学基金、广东省重点研发计划项目子课题、深圳市重大技术攻关项目子课题等项目，担任eScience, Sci. China Mater.，储能科学与技术期刊青年编委，广东省青年科技创新研究会新材料专业技术委员会副主任委员。已在Nat. Rev. Chem., Chem. Soc. Rev., Nat. Commun., Joule，Energy Environ. Sci.，Adv. Mater.，Angew. Chem.等国际一流期刊发表学术论文200余篇，被引次数9500余次，H指数53；申请发明专利50余项。
如果只看资本市场和舆论场，固态电池似乎已经是一项呼之欲出的技术：它更安全、能量密度更高、还能兼容锂金属负极，仿佛只差最后一步，就能接替今天的液态锂离子电池，成为下一代动力电池的标准答案。
过去两年里，2027年量产、2030年大规模应用之类的判断频繁出现，叠加车企、材料公司、电池企业持续加码，固态电池几乎已经成为整个新能源产业最受关注的技术方向之一。
但如果把视角从资本叙事拉回到实验室、材料体系和电芯制造现场，就会发现一个更接近现实的判断：固态电池的技术已经跑通，但距离大容量、长寿命、可量产、可交付的全面产业化落地，依然有很长的路需要走。
要理解固态电池，首先要回答一个更基础的问题：在今天的锂离子电池里，液态电解液到底在做什么？
只有理解了液态电解液为什么长期占据主流，也才能理解固态化为什么是一场远比想象更复杂的系统重构。
01 电解液，电池系统中的"血液"
Wang教授："电解液实际上是电池的血液。电池的热失控往往起始于电解液的分解，我们为什么要做半固态、全固态，就是因为液态电解液易泄漏、易燃烧、易爆炸。把电池比作房子的话，正极决定天花板，负极决定底板，电解液决定能不能住进去。"
1、有足够宽的电化学稳定窗口，否则在高电压正极面前会优先氧化分解；
2、有合适的粘度和良好的润湿性，才能真正渗透到多孔电极内部，建立连续的离子传输网络；
3、离子电导率要足够高，以保证倍率性能和低温条件下的传输效率；
4、必须在正负极表面形成稳定、均匀、可持续的界面膜，使电池不至于在循环中不断发生副反应、阻抗攀升、气体析出和结构失稳。
5、还不能忽略产业层面的限制，必须建立在可量产、可储运、成本可控、环境与法规可接受的基础上。
这意味着，液态电解液之所以能够支撑今天锂离子电池的大规模产业化，不只是因为它“能导电”，更因为它在传输、浸润、界面和制造适配性之间，提供了一种经过多年优化的综合平衡。
正因如此，固态电池要替代液态体系，讨论的实际是如何替代掉液态电解液在整个系统中承担的这些复合功能。
02 固态电池难点，界面工程问题
决定系统表现的，不只是某个材料本体的指标，而是它们之间如何接触、如何反应、如何在长期循环中保持兼容。
Wang教授："液态电解液是液相传导，从溶剂化到脱溶剂化；固态电解质是缺陷传导和晶界传导。这两种传导方式的迁移速率、活化能和路径长度都是不一样的。"
⚡ 固态电池界面难题 · 四维解析 | |
| 固-固接触 | |
| 化学兼容性 | |
| 力学稳定性 | |
| 尺度放大 | |
03 界面之外，结构工程与制造体系的重建
Wang教授："固态电池的正极并没有使用新的材料，但是它的工程结构是不一样的。"
因此，固态电池的正极不再只是活性材料加导电剂和粘结剂的简单组合，而要引入固态电解质颗粒，并重新设计颗粒分布、空隙率、致密化程度、成型压力和层间接触关系。
这也意味着，固态电池的迭代升级，不只是给现有液态产线换一种电解质，而是要重构电极加工逻辑、层压方式、压力管理方式乃至封装思路。
04 产业现实，固态电池何时能普及
"2027 年量产可以实现小规模一定应用，但会有一定的应用场景受限，可能是率先在高端车、低空领域落地。虽然影响固态电池量产应用的不确定因素很多，但可以确认的是， 2027 年到 2030 年是一个比较关键的时间节点。 "
从产业规律看，任何新型电池技术真正走向主流，至少要同时满足几项条件：
● 关键材料与界面问题得到足够稳定的解决；
对于固态电池而言，这几项条件目前还都处在逐步打通的过程中，因此未来几年固态电池大概率“不会全面替代液态电池”，而会应用在那些对量密度或品牌技术形象更敏感、同时能承受更高成本的高端车型和特种场景中。
换言之，目前固态电池更可能经历的是“从示范应用到逐步放量”的过程，距离全面普及走进千家万户，还有一段路需要走。
05 再看钠电，不同维度的创新发展
⚖️ 钠离子电池 · 优势与挑战 |
| ✅ 核心优势资源丰富、成本友好钠的地壳储量远高于锂，分布均匀，不受地缘政治制约，具备大规模普及的资源基础。正极材料选择更灵活更容易采用铁、锰、铜等相对廉价的过渡金属元素体系，从而降低对镍、钴、锂等稀缺资源的依赖，供应链安全性显著提升。 |
| ⚠️ 结构挑战离子半径导致结构不稳定钠离子半径明显大于锂离子，在嵌入和脱出正极结构时更容易引发层间滑移、结构畸变和复杂相变，在锂电体系中还能维持稳定的结构，到了钠电中往往会表现出更强烈的不稳定性。 |
Wang教授："聚阴离子的容量比较好，结构非常稳定，循环性非常好，安全性也比较好。“
Wang教授："层状氧化物的能量密度已经能够做到接近160Wh/kg，与市面上磷酸铁锂180Wh/kg比较接近。随着新材料开发，很有希望突破甚至大于磷酸铁锂。"
