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推動我國全固態電池創新發展

2026-05-19 08:34:06 科技日報   作者: 徐海龍 蘇 楠  

全固態電池是未來能源領域的關鍵制高點,正處于邁入產業化階段的關鍵窗口期。當前,全球范圍內全固態電池的研發與產業化競爭已進入白熱化階段,呈現出多技術路線并行、專利布局加速、跨國合作與區域競爭交織的復雜態勢。

躋身全球第一方陣

我國全固態電池在科研產出、技術創新、產業化進程和場景應用等多方面均保持國際領先水平,為產業創新發展奠定良好基礎。主要表現在以下幾個方面。

我國全固態電池科研產出處于全球第一方陣。我國發表的全固態電池論文數量急速增長,年度發表論文數量從2015年的21篇增加到2023年的562篇,居全球首位。突破性成果不斷涌現,中國科學院物理研究所、中國科學院金屬研究所和清華大學等突破了固—固界面接觸等世界性難題,為全固態電池從實驗室走向量產開辟了新路。

我國成為全固態電池主要技術來源國。從技術來源看,全球固態電池領域的專利申請中,約37%來自日本,約30%來自中國。從專利布局看,中國已經超越日本,成為全球固態電池專利布局最多的市場,占比約35%。從專項技術看,我國全固態電池電解質技術專利申請量居世界首位,約占全球比重為39%。

我國全固態電池產業化進程與國際領先水平同步。從國內外領先企業產業化進程看,全固態電池正處于中試向小批量生產過渡階段,預計2027年開始小規模量產,2030年有望實現商業化。以寧德時代、國軒高科等為代表的領軍企業在技術成熟度、中試線建設和良品率方面與國際先進水平一致。

我國全固態電池應用向多元場景拓展。整體看,汽車仍是全固態電池最大應用領域。得益于能量密度高、安全性好、循環壽命長等優勢,全固態電池成為解決傳統領域需求痛點問題、促進未來產業發展的重要動力基礎,應用領域正從電動汽車向電動垂直起降飛行器、人形機器人、消費電子、儲能等領域延伸。

發展面臨多重挑戰

我國全固態電池在多方面領先的同時,仍面臨技術積累不足、部分技術瓶頸難突破和產業體系轉換存在惰性等困難,在與主要國家爭奪技術主導權、開展國際合作等方面處于不利位置。

當前,國外正在加速布局,我國面臨被“換道超車”風險。一方面,全球主要發達國家和地區加大對全固態電池的政策支持。美歐日韓等通過制定戰略、加大資金支持、出臺專門政策等措施,加速體系化布局,以爭奪下一代電池技術主導權。另一方面,全球范圍內,傳統車企、電池制造巨頭以及專注于固態電池技術的創新企業,紛紛積極投身全固態電池賽道,形成多元化競爭格局。

技術瓶頸亟待突破,存在路線不確定風險。從技術自身發展看,全固態電池部分關鍵核心技術需加強攻關,主要包括電池失效機理等基礎性問題,以及固—固界面、鋰枝晶生長機制和離子運輸機制等產業化技術。從路線選擇看,全固態電池研發主要集中在硫化物、氧化物和聚合物三條技術路線,不同地區企業在技術路線選擇上呈現差異化。目前,全固態電池技術路線尚未實現完全收斂,三條路線在離子電導率、穩定性、成本及技術成熟度上各具優劣,兼顧所有要求的“完美方案”仍未形成。我國在主要路線均有布局,但面對層出不窮的新方案和新技術,仍有錯失領先地位的可能。

技術積累深度不夠,缺乏具有全球競爭力的優勢主體。我國在全固態電池領域活躍企業數量最多,但在技術積累深度方面與國外仍有差距。在全固態電池及電解質材料專利申請量排名前三十的機構中,日本、中國、韓國和歐洲企業數量分別為17家、7家、5家和1家,排名前十的均為日韓企業。我國技術積累相對薄弱、專利布局處于相對劣勢,在未來研發和全球市場開拓中,可能面臨技術和知識產權壁壘。

產業體系面臨重構,一定程度上存在轉換惰性。全固態電池量產節點臨近,它將引發的不僅是技術更迭,更是整個產業鏈和創新鏈的重構。我國已基于液態電池和半固態電池建立了從原料及基材生產、電芯及電池包裝配、裝備制造到電池回收的完整產業鏈,向全固態電池轉換將對產業鏈造成沖擊。此外,我國全固態電池安全測試、壽命評估、市場準入等標準體系尚未建立,或陷入“技術領先卻失語國際”困境。

合作研發趨勢明顯,但我國創新協同度不高。全固態電池產業競爭是體系化競爭,跨機構和跨國界的協同創新是全固態電池創新的重要趨勢。日本以舉國之力推動全固態電池商業化,建立官—產—學聯盟。韓國政府推動LG新能源、SK On、三星SDI等動力電池企業成立電池聯盟。美國能源部設立“Battery500聯盟”,加強跨部門和跨領域合作。對比而言,我國全固態電池創新仍存在認識不統一、力量比較分散、產學研不協同等問題。

完善協同創新體系

推動我國全固態電池創新發展,需強化頂層戰略布局,加強財稅、標準、平臺、場景、國際合作等政策協同部署,加快推動技術迭代,提升產業柔性轉換能力,增強產業競爭力和可持續發展能力。

第一,加強全固態電池創新發展戰略部署。加快研究制定全固態電池綜合性戰略規劃,圍繞全固態電池基礎和關鍵核心技術研發、材料和裝備協同發展、標準制定等進行系統化布局。針對裝備升級和市場推廣等形成專門財稅支持政策,階段性采用終端應用補貼、稅收減免、示范推廣等政策工具,強化早期市場培育。充分發揮我國超大規模市場優勢,加強人形機器人、低空裝備等與全固態電池協同創新,以新場景新應用為牽引加速技術迭代和熟化。

第二,強化全領域知識產權和標準布局。建立全固態電池技術路線圖與動態評估機制,定期組織全球技術評估,跟蹤硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物等主流固態電解質路線的進展與瓶頸,動態調整支持重點。推動研發和標準同步推進,加快性能、市場、安全和測試等標準制定和發布。加快知識產權布局,圍繞全固態電池關鍵環節開展專利積累和儲備,結合市場拓展戰略有針對性加強海外專利布局。

第三,完善協同創新體系。圍繞材料改性、界面工程及規模化制備技術,加強跨學科跨主體協同攻關,形成全固態電池的材料、電芯、系統集成試驗制備能力。支持科技領軍企業建設全固態電池創新聯合體,帶動全產業鏈企業以及高校和科研院所整體創新能力提升,重塑產業體系競爭新優勢。加大對全固態電池創新平臺支持力度,鼓勵建設人工智能驅動的研發平臺和數據庫、中試平臺和公共測試平臺等,提高共性技術和服務供給水平。

第四,增強產業體系轉換靈活性。鼓勵電解質的氧化物、硫化物、聚合物等多元路線并行研發與競爭,避免鎖定特定技術路線。構建“平臺化+模塊化”產業創新生態,政府牽頭建立國家級研發中試平臺,聚焦界面工程、規?;苽涔に嚨汝P鍵共性技術研發,推動材料、設備、電芯與整車企業形成模塊化協作聯盟,降低產線轉換成本,實現從材料體系到電池包設計的快速重構。豐富金融支持工具,設立產業轉型基金,專項支持企業產線柔性化改造與技術轉換。

第五,引導企業有序開展國際合作。加強與新興市場在新型儲能領域的產品出口、企業合資、研發共建等全方位合作。密切跟蹤國外相關政策動態,鼓勵企業聯合應對海外市場潛在風險,支持產業鏈上下游企業聯合出海,圍繞關鍵礦產等構建穩定的海外供應鏈體系。

(作者徐海龍、蘇楠分別為中國科學技術發展戰略研究院副研究員、研究員)




責任編輯: 張磊

標簽:全固態電池