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近日,我国固态金属锂电池重要技术突破的消息引爆了业界,并将进入量产阶段,这将对新能源汽车的发展产生重要影响,同时将推动物流的绿色化,更将引起物流装备的重大变革。
一、技术突破,产业浪潮将至
我国依托液态锂离子电池,已构建了全球领先的新能源汽车产业体系,但现有的锂离子电池采用了易燃的液态电解质,难以满足电动汽车、物流等智能终端对高能量密度、高安全性的迫切需求。
毫不隐晦地说,固态电池已成为国家战略级押注,顶层设计直接将全固态电池定位在卡脖子技术攻坚C位,政策全力以赴地支持。工信部从《新型储能制造业高质量发展行动方案》到《2025年工业标准要点》,再到《电子信息制造业稳增长行动方案》,无不把固态电池放在首位。
作为下一代动力电池技术的核心方向,锂电皇冠上的明珠,固态电池已然成为新能源领域关注的焦点,方向性与趋势性明确。我国已实现半固态电池规模化装车,技术成熟度领先全球,在固态电池技术正处于半固态电池商业化加速、全固态电池核心技术突破的关键阶段,中科院物理研究所研究员黄学杰团队研发出一种新型电解质材料,在固态电池上取得了技术颠覆突破。
我们知道,固态电池用固态电解质替代液态体系,虽解决了安全性等问题,却面临新的难题——固态电极与电解质之间的接触缝隙,导致锂离子传输受阻,严重影响电池性能。
中科院物理研究所黄学杰团队研发的阴离子调控技术,以碘离子构建"自修复"界面,彻底破解了全固态金属锂电池的界面接触难题,为解决固态电池界面阻抗大、离子传输效率低的关键难题提供了新路径,使固态电池传导不畅的核心难点得了决定性突破。
这国际上首次报道的“零外压硫化物电解质全固态锂金属电池”,为解决固态锂电池界面难题提供了一种可量产的技术方案。通过分子层面的创新设计,破解了固态电池实用化的核心瓶颈,不仅为动力电池技术带来颠覆性变革,更有望推动中国在全球新能源产业竞争中实现从 “并跑” 到 “领跑” 的关键跨越。
在政策红利下,科研人员的努力下,固态电池的黄金时代真的来了,制约着固态电池商用的最大阻力已经消除,一场席卷新能源行业的颠覆性变革正在加速到来,
在技术突破之后,可想而知是产业风暴。
固态电池将开启电池技术革命的下一个黄金十年,产业化浪潮已至。中国汽车工程学会在2025年5月推出了全球首个团体标准(《全固态电池判定方法T/CSAE 268-2024》),首次明确了全固态电池的定义,解决了行业面临的界定模糊、测试方法缺失等问题,为产业发展提供了重要指引。
而中国科学院金属研究所科研团队在固态锂电池领域取得突破,与现有产线兼容性较高,因此,技术突破正推动固态电池产业链进入加速建设期。不仅是固态电池实用化的“钥匙”,更是中国新能源产业实现跨越式发展的 “跳板”,是推进全固态电池产业化的一个重要里程碑。
从实验室里的分子设计,到产线上的批量生产,再到马路上的千公里续航电动车,碘离子界面技术正让全固态电池从"技术概念"变为"实用产品"。固态电池已成为全球新能源产业竞争的战略制高点,中国正凭借 “技术储备、产业链完整度、政策支持” 三重优势抢占先机。
总之,固态电池以其“高安全、高能量密度、长寿命”的颠覆性优势,精准解决传统液态电池的核心痛点,我国正在开启电池技术的“固态时代”。
二、引爆物流,行业变革到来
固态电解质和金属锂电极之间必须紧密接触,传统是依靠外部施压来解决界面接触问题,这就导致电池“又大又重”,制约了其产业化发展。黄学杰团队通过在电解质里加入碘离子,在电场的作用下,碘离子可以在电极界面形成一层富碘界面,该界面会主动吸引锂离子,自动填充缝隙和孔洞,实现固态电解质和金属锂电极的紧密接触,使其产业化应用向前推进了一大步。
毫不夸张,固态电池,将颠覆传统,重塑能源世界,同时将引爆多个行业的革命,而物流行业,作为其应用落地的核心赛道,影响是全方位的,深远的,变革性的,它将对物流进行全场景赋能,必将推动智能物流迈向“智能高效”的新征程,同时,物流企业也需提前布局,适应电池技术变革带来的机遇与挑战。
固态电池的在物流业界的实用化,绝非单一产品的升级,而是对整个物流产业链的系统性重塑,其影响已延伸物流细分赛道几乎所有领域。固态电池的性能优势使不仅是传统电池领域的“升级版”,更成为低空经济、人形机器人等新兴产业的“刚需技术”,因此,固态电池正在重构物流应用的底层逻辑——解决长续航、多循环和微型化需求,增强载重能力,拓展应用场景,将成为物流产业升级的重要基石。这里,我们从以下几个方面说起:
1、物流运输
运输在物流成本中占大头,也是物流低碳化最大难点,新能源车是根本出路,然而,当前的液态电池新能源车在续航上不能满足长距离的要求,在安全上更是保障性不强,易起火是致命的缺陷。
固态电池在安全性、续航、寿命、环境适应性等方面的优势,与物流运输车“高安全、高效率、低成本、广场景”的产业运营需求高度匹配。固态电池,直击目前新能源汽车的 “续航焦虑”“充电等待”“安全隐患” 三大痛点。
固态电池将颠覆现有的电池体系,成为推动新能源物流车转型的重要力量,被视为“电池终极解决方案”,不仅燃油车或迎来最后的倒计时。就是液态电池新能车也将遭到淘汰。
续航能力
当前的物流从业者,为什么在选择新能源车时有所犹豫,关键在于续航里程太短,而充电时间有太长,比燃油车优势不明显,特别是长途运输。固态电池的推出,解决了新能源车的里程焦虑。
全固态电池能量密度可以达500Wh/kg,同等重量下电量大幅提升,使物流车辆续航突破1000公里甚至达1500公里,充电时间缩短至9分钟以内,减少中途充电次数,提高运输效率,尤其适用于长途干线物流。
固态电解质的离子传导路径更稳定,不易因高电流密度产生副反应(如液态电解液的分解),可支持更高的充电倍率,而固态电池支持超快充技术,与加一次油的时间差不多,提升了新能源车在途时间,即使长期高频次快充,固态电池的容量衰减也比液态电池慢,更为紧凑的电池设计,也使得电池循环使用寿命大幅改善。
安全性
某品牌新能源车出车祸自燃的新闻,使其品牌美誉度大受影响,也使人们对液态电池的安全性提出质疑,而固态电池使自燃成为历史——电动汽车在高速行驶中突然起火,这些困扰我们多年的电池安全隐患,终于在固态电池技术突破的曙光中看到了解决的希望。
《电动汽车用动力蓄电池安全要求》首次将“不起火、不爆炸”设为强制要求并将于2026年7月正式实施,固态电池凭借其卓越的安全性和能量密度方面的优势,未来绝对是电动汽车的主流。
其实固态电池的工作原理与传统锂离子电池类似,但使用固体电解质而不是液体电解质,消除了泄漏的风险,并显著降低了热失控的机会,因而提高了电池的安全性。
固态电池因为无液态电解液,不会在反复的充放电过程中,形成的树枝状锂会刺穿两个电极之间的隔膜,导致电池内部短路,使整个电池会剧烈升温而爆炸,从根本上解决了传统液态电池的安全隐患。
物流运输车的安全性十分重要,固态电池彻底消除热失控和起火风险,从而使新能源车在物流应用中,如需特殊危化品资质,包装防护等级降低,运输成本显著下降,有人预测,将降低15%。对长距离运输和高负载的新能源物流车,优势更为明显。
环境适应性
目前的液体新能源物流车在极端环境下性能不稳定,使市场增长空间受到一定的限制,我国电商企业正在推进新疆、西藏、内蒙古、青海等偏远之地的快递包邮,其中运输成本是大问题,新能源车可大幅降低成本,然而,这些地区属高寒、高温,液态新能源车运行不稳定。
就是我国的东北,大冬天,因天寒地冻,使新能源车无法行驶。然而,固态电池确保物流车在北方地区冬季正常续航,可在-30℃严寒的高原环境中启动,续航突破800公里,这意味着 “冬天续航缩水”问题将成为历史。
然而固态电池解决了这一难题,具有在-40℃至65℃宽温域内性能稳定,适应高寒、高温等极端环境,降低因环境因素导致的运输延误风险,固态电池对高温、低温环境的耐受性更强,保障物流装备在极端天气下的稳定运行。装配了固态电池的物流装备,宽温域设计使其在北方冬季无需额外保温即可正常运行。
在高温环境(如南方夏季露天停放),固态电池的容量衰减速率比液态电池慢20%-30%,减少高温对电池寿命的影响,降低热带地区的运营损耗。
重卡、冷链物流车对电池容量和稳定性需求严苛,新技术支持的超大容量电芯(如南都电源783Ah固态电池)可降低电池包体积30%,同时满足-40℃严寒地区冷链运输需求,续航保持率提升40%。
总之,在运输上,固态电池续航里程增加、充电时间缩短,使物流车辆日均行驶里程和运输频次提高,整体物流效率显著提升。大众集团前CEO赫伯特·迪斯曾表示:“固态电池将是电动汽车的游戏规则改变者。”有预测,全球固态电池电动汽车销量将在2030年达到1300万辆,占据整个电动汽车市场的15%。
2、低空物流
电动航空对电池的能量密度和安全性要求远超地面交通,低空经济中的无人机、载人飞机等等,都需要用固态电池而不是液态电池,固态电池可称为低空经济的"能量心脏"
当前半固态在特定场景,无人机和机器人领域已实现商用,未来在全固态电池的加持下,低空物流将“飞得更远、载得更重、用得更安全”。在保持相同续航时间的前提下,固态电池的高能量密度使飞行器可携带更重设备或货物,提升物流运输的效率与灵活性。
eVTOL垂直起飞需地面10-15倍的瞬时动力,能量密度门槛高达400Wh/kg,全固态电池通过"先串联后封装"工艺减少30%封装重量,配合500Wh/kg的能量密度,可支撑eVTOL实现150公里续航和5C以上充放电倍率。
固态电解质的抗坠撞特性可应对复杂天气下的紧急着陆,预计2030年,全固态电池在eVTOL领域渗透率将达40%,成为城市通勤和应急救援的核心动力。在电动垂直起降飞行器(eVTOL)、无人机等新兴领域,固态电池的高能量密度特性展现出不可替代的优势。
3、物流装备
最近国家有关部门发布的关于智慧物流发展的政策东风,要在物流领域推动新一代智能终端、智能体广泛应用。固态电池的突破,为物流智能终端、智能体的小型化,安全化打下了基础。
固态电池将引起物流装备设计上的变革,无需传统方案的笨重加压设备,电池包重量减轻20%,可灵活集成于底盘和装备结构,释放更多空间。物流制造商将以全固态电池为核心突破口,重构AGV、机器人等智能物流新生态。
固态电池破解新能源物流装备轻量化难题,可在较小空间内储存更多能量,其能量密度是传统锂电池的2-3倍,从而使其体积和重量更小。对物流装备而言,减重可提升单位电量的行驶里程,同时减少装备自身负重,间接降低能耗。
国家有关部门发布的意见特别强调了智慧物流在工业领域的应用,要求精准洞察工业物流领域的技术瓶颈,致力于探索如何有效结合企业实际工业场景做出更加智能化的解决方案,而固态电池,将为工业物流场景带来更绿色、更安全、更高效的全新解决方案。
在重构便携智能物流电子装备上,固态电池可实现产品更轻薄的结构,并且能够提升耐用性和使用寿命。固态电池推进了电池结构稳定性革新,可承受20000次反复弯折仍保持性能稳定,为柔性物流设备提供新场景,极端物流领域,将开启新的可能性。
另一方面,物流装备包括物流车需适配固态电池的高压平台和快充接口,从而推动物流车辆技术升级,提高车辆的智能化和信息化水平。固态电池可支持5-7年使用寿命,远超液态电池的3-4年,大幅降低电池更换频率和成本,从而降低物流装备的成本。
依托固态电池的安全性与高效续航优势,将重塑智能物流装备的行业新标准,固态电池尤其贴切物流装备中高频次、高安全性、长续航的运营需求。
4、人形机器人
我国人形机器人走在世界的前列,宇树的人形机器在春晚的表演使人们看到了其发展的态势,而北京亦庄的机器人马拉松展示了我国机器人制造商群体的实力,但我国机器人赛道并不是完全没有瓶颈与痛点。
目前人形机器人的电池应用中,液态电池存在续航能力、安全性和稳定性较弱的问题;同时在轻量化的发展趋势下,液态电池的体积和重量不利于机器人的减重,而这些问题的终极解决方案就是固态电池。
固态电池是人形机器人最为适配的产品之一,不仅能够显著增强续航时间,并且具有不易燃、无腐蚀、不挥发等特性,能够最大限度提升机器人室内工作安全性,人形机器人的续航短、维护难问题,正被固态电池技术彻底颠覆,加速其商业化落地。
如宇树H1机器人搭载同类固态电池后,续航从2小时跃升至6小时,30分钟即可快充至80%。在汽车焊接车间,机器人可连续工作4小时无需停机,富碘界面的自修复特性减少了电池损耗,循环寿命超2000次,维护成本降低70%,在这个赛道,固态电池取代液态电池是理所当然的。
如果固态电池在人形机器人上落地,将推进其发生革命性的进步,据中商产业研究院数据,预计全球人形机器人产业规模2028年有望达206亿美元,固态电池潜在应用空间较大。
5、仓储装备
固态电池技术的突破,为智能仓储装备带来了实质型的利好,固态电池体积缩小,使仓储装备设计紧凑,性能优越,减少了占地空间与操作空间,库容利用率提高,而装备的操作灵活,实现了库存周转率提升。
固态电池无需像液态电池那样定期检测电解液状态、更换密封圈(防止泄漏),且对充放电条件的兼容性更强(如耐受更高的充放电倍率波动),降低装备的日常维护工作量和费用。
比如AGV装备,在配备固态电池后,不仅能减轻自身重点,也突出了其安全性;而极窄通道智能搬运机器人,在装备了固态电池后,其机器自身的体积将大幅缩小,在狭小空间内的精准避障与路径优化更有优势,立体仓的货架密度将相应增加,储存能将增强。
另外,安全风险降低取消电解液专用防爆仓储区,仓储安全管理成本降低,同时减少因电池泄漏等事故导致的损失,为高危行业物流仓储筑牢安全防线。
6、绿色化
固态电池锂金属回收率提升,降低对原矿依赖,实现资源闭环利用,减少环境影响,使物流的绿色化明显提升。固态电池不含毒性有机电解液,且核心材料(如锂、镍等)更易回收,符合绿色物断头台环保定位,减少全生命周期的环境影响,使过去的“锂想革命”向前推进了一步。
固态电池,在V2G系统形成了一种新型能源系统,其中电动汽车不仅可以从电网中获取电能,还可以向电网回馈多余的电能,从而使物流运输车也成为一种小型的电力站。
总之,固态电池是物流战略性新兴产业发展的关键基础设施,固态电池的商业化应用将重塑物流行业的技术标准和运营模式,推动物流向高效、安全、可持续方向发展、促进物流装备的变革,实现突破。
三、任重道远,三大难题待解
推出兼具高性能与经济可行性的全固态电池技术,将是颠覆性的技术革命,我国将抢占战略制高点。当固态电池技术彻底成熟后,其对物流行业的影响将是颠覆性的。但是今天还在路上,全固态电池的商业化仍需跨越技术成熟度、成本控制、应用适配三重门槛,但其渐进式发展路径已清晰可见。
1、技术成熟度
路要一步一步走,馒头要一口一口吃,固态电池可分为半固态、准固态、全固态三种类型。虽然电池制造的整体工艺发生了很大的改变,然而固态电池在从实验室到量产的过程中会遭遇诸多难题。黄学杰团队也称,要实现全固态电池产业化,“低压力下高比容量正极的离子导电路径保持仍然是挑战”。
未来固态电池技术发展和应用将按照“固态电解质—新型负极—新型正极”的形式呈现梯次渗透,这其中便涉及了因正极、负极、隔膜等关键材料升级所带来的各种问题。
当前固态电池形成氧化物、硫化物、聚合物三大技术路线并存的格局,不同技术路线的优缺性也会给固态电池的研发和量产带来挑战。中科院的聚合物复合体系虽实现突破,但如何与高比能正负极材料(如富镍正极、锂金属负极)深度适配,仍需持续研发。此外,硅基负极的体积膨胀问题、硫化物电解质的空气敏感性等,仍是产业化必须解决的技术痛点。
随着固态电池技术的不断成熟和成本的降低,相信固态电池有望成为下一代物流动力电池的主流选择,必将为物流行业带来革命性的变化。
2、成本问题
万事开头难,新能源物流车是运输工具,因此用户更多的是关注性价比,未来全固态电池的价格与传统电池持平时,新能源物流车市场全域电池可能会逐渐批量换成固态电池。
当前全固态电池制造成本约为液态锂电池的5-10 倍,即使半固态电池成本也高达 2.8 倍,目前也主要搭载在对价格敏感度相对较低的乘用高端新能源车型上。
成本高企源于两重因素:一是核心材料(如高纯度硫化锂)尚未形成规模效应,二是专用设备(如惰性环境生产线)投入巨大。业内测算,只有当产能达到万吨级规模,且材料国产化率提升至90% 以上,成本才有望降至液态电池的 1.5 倍以内,这一过程预计需要 5-8 年时间。
但我们也要注意到,一旦固态电池的生产成本降下来,那它的生命周期成本就降低了,固态电池循环寿命超6000次,维护成本降低50%,全生命周期成本(TCO)较传统电池下降30%以上,从而降低物流企业运营成本。
从目前各大动力电池企业及相关领域的研发新进展来看,全固态电池应该会在2027年迎来密集的小批量装车,同时聚合物体系的全固态电池成本将低至2元/Wh。
3、应用适配的问题
固态电池应用于新能源车与物流装备,不仅是解决了固态电池的技术难题就行,还需要解决与其适配的充电、接口问题,也就是说,固态电池在物流上的应用是一个系统问题。
固态电池的普及还需突破“标准缺失” 与 “生态不兼容” 的障碍。尽管 2025 年首部《全固态电池判定方法》团体标准已实施,但覆盖材料、工艺、检测的完整标准体系尚未建成。
当新能源物流车市场对于全固态电池的应用满怀期待时,在实际推广过程中,对应的充电桩和售后等方面的挑战也不容忽视。基于固态电池的特性,现有的充电桩是难以满足其需求,现有充电桩的功率输出、电动车电池管理系统(BMS),均需针对固态电池的快充特性进行升级改造。
这需要产业链上下游的协同配合,这也会倒逼充电桩企业加快产品在充电功率、安全性等方面的升级,未来的充电桩一定是朝着大功率快充方向发展。2C快充车型或将被逐步替代。
还有售后服务问题,应用中,液体新能源车的售后问题目前已有相对适应的服务,但对固态电池物流车还没有。固态电池毕竟是一种新生产品,相关技术比传统电池更加复杂,对后期维修人员的技术、经验、知识储备等的要求更高,短期内会面临着售后服务网点少、相关技术人员的缺乏、维修成本高等问题。
固态电池材料体系变化(如固态电解质、金属锂负极)要求开发新的拆解和回收工艺,推动建立区域化循环回收网络。
总之,固态电池充满挑战,但方向明确且前景光明,在科研突破的基础上,预计在2027-2030年,我国将迎来全固态电池的规模化量产元年,并在随后的十年内逐步走向成熟和完善。这场能源存储技术的终极革命,不仅将重塑交通物流和能源行业,更将为整个社会的低碳转型提供核心动力。
结语:固态电池以更安全、更强动力、更快捷充电,重塑物流产业的能未来,这场变革不会一蹴而就,仍需跨越技术、成本、生态的多重考验。
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