“固態電池量產的那一天，就是燃油車消亡的開始”這句話到底什么時候會迎來檢驗？AI可能是一個決定性因素。

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液態電池的技術瓶頸

之前寧德時代的董事長曾毓群曾表示，如果用數字1到9表示固態電池的技術和制造成熟度，“1”代表剛開始涉及這一領域，“9”代表技術成熟，可以投入大規模生產，那么目前行業仍處于“4”的水平。

而固態電池技術有待突破的根本，其實在于材料。

要想了解固態電池，不得不先從液態電池說起。從手機到電池，我們常見的都是液態電池，它主要由正負極材料、隔膜和液態電解質組成。正極一般使用一個嵌入鋰化合物的材料，比如鋰鈷氧化物（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）、鎳酸鋰（LiNiO2）及磷酸鋰鐵（LiFePO4）等等；負極則多以石墨為主。鋰離子在電池正極和負極之間的搖擺穿梭來工作，游過液態電解質，再突破隔膜，嵌入、脫離正負極。

最早提出鋰離子電池概念的，是上世紀七十年代在埃克森工作的M.S.Whittingham。當時他采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成了首個鋰離子電池。而安全問題自那時起就和鋰電池如影隨形——僅在正常大氣條件下，只要有水和氧的存在，鋰離子易反應的火烈性格就會展露無遺，并會隨之發生燃燒化學反應。

哪怕如今鋰電池產業已經極為成熟，但過充放電、熱沖擊和機械沖擊，以及隔膜上生長的鋰枝晶都會造成電解液泄露，進而產生短路、著火等現象。到了電動汽車占比越來越重的今天，液態電池又遭遇了新的技術瓶頸。

所有的電動汽車都希望增加續航里程、縮短充電時間，但如果使用能量密度更高的材料，液態電池穩定性下降，起火風險就會增加；此外，液態電池壽命也有局限，電解液一旦耗盡，電池能量就會突然衰減，影響電池壽命；液態電池對環境溫度的敏感也是“罪”，它讓電車在寒冷地區加速能量衰減，成為新能源汽車推廣的障礙之一。

行業這才打算在固態電池上另起爐灶。

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所謂“終極電池”

固態電池其實和我們常說的鋰電池“同宗同源”，連工作原理都一樣，只不過電解液以及隔膜，部分或全部換成了固態電解質。

業界一般將電池內液體含量10%作為區分半固態電池和液態電池的分界線；而全固態電池，就是完全使用固態電解質，液體含量將降為零。現在很多車企宣稱的已經上車的固態電池，其實都是半固態電池，也就是改進電解液，使其變成半固態或者膠狀。

為什么目光都要投向了固態電池？因為在理想狀態下，固態電池具有高安全、高能量密度和極簡結構等優點。

既然是固態電解質，那液體泄漏造成短路的安全問題自然就消失了，汽車安全性大幅提升。至于能量密度，如今已經量產的半固態電池，雖然保留了5%-10%的電解液，但能量密度已經提升到了360瓦時/公斤（Wh/kg），充電一次最高可續航1000公里；現在占據全部市場份額的液態電池磷酸鐵鋰、三元鋰（正極為鎳鈷錳或鎳鈷鋁）電池，能量密度才集中在200—300瓦時/公斤之間。

業內普遍預期，未來全固態電池技術的能量密度可達1000瓦時/公斤。

這里有個很有趣也很常見的誤會，固態電池的能量密度能變高，其實關鍵不在電解質，而是因為負極可以直接用鋰金屬或者硅——它才是提升電池能量密度的根源。

這兩種負極材料在液態電池里也有摻雜，但是為了安全、性能等因素考慮，這些材料不多也不純。而在固態電池里，整個負極都可以變成鋰金屬。

從電化學角度來解釋，這意味著以前一個石墨負極上6個碳原子才能“留住”的一個鋰原子，變成了每一個鋰原子都可以變成離子參與電化學反應，能量密度能不大嗎？這主要由于金屬鋰和石墨的嵌入機理不同。

現在大家應該能明白一點，真正的固態電池，它的正極體系變化不會太大，負極已經敲定為鋰金屬，真正的關鍵材料就是固態電解質本身。

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能商用的固態電解質，難找

固態電解質的任務是要取代電解液，在電池正負極之間發揮隔離和傳導功能，但它仍然帶有缺陷。

固態電解質直接接觸正負極材料容易出現孔隙或裂縫，就像你的兩手手掌貼和，總是沒辦法像水流那樣服服帖帖。而材料接觸面一旦脫離，哪怕是原子尺度地失去接觸，都會影響鋰離子傳導，一樣會損傷電池壽命。固態電解質如果失效，同樣會導致燃燒起火等安全事故。

所以固態電池研究團隊要對每種材料及其復合材料充分驗證，才能實現理想狀態下的“終極電池”優勢。

不過現在學界對于固態電解質材料體系也沒有達成一致，主流路線有硫化物電解質、氧化物、鹵化物以及聚合物等，可以說各有優劣，量產都有不同的困難。

以日本豐田等企業主打的硫化物為例，硫化物對空氣濕度極為敏感，要在露點為零下60度至零下50度的環境中生產，否則容易生成劇毒的硫化氫。若要為硫化物創造合格的生產環境，成本和能耗都非常高。“露點溫度”是衡量空氣干燥度的指標，露點越低，空氣越干燥。

要找一個合適的材料，并不容易。

曾有一位清華大學電子工程系教授表示，僅僅是應用于電池的小分子的類別就“比全世界的人口還要多”，要想找到一種便宜、好用、易生產加工的理想材料，要做大量實驗驗證工作。從實驗室到商業落地的周期，最長可能達到20年。

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用AI替代無窮的實驗

我們常常在自動駕駛領域提到的仿真模擬和高通量計算，終于也要輪到固態電池了。

電池研發領域的高通量計算，很像是AI大模型的前身。高通量計算是指通過自動化流程快速、并行分析大量材料性能的計算方法。它可以結合計算機模擬和大數據分析，加速篩選出符合需求的電池材料，將電池材料研發周期縮短至幾年甚至更短。

去年10月，寧德時代投資12億港元的香港研究院正式揭牌，這個研究院的核心方向就是“AI for Science（AI助力科研）”。今年2月中旬，寧德時代研發部門負責人表示，公司已經搭建了電池材料智能化設計平臺，擁有超1.8億條分子數據和100萬條晶體數據，還有正極、負極、電解液等專題研發數據庫10余個；另一方面，寧王目前擁有的算力，可以在90天內完成材料篩選和閉環驗證。

數據和算力都有了，在高通量計算的基礎上，AI大模型實際上可以直接上場助力。

用過DeepSeek就會發現，現在的AI天然擅長處理大規模數據和復雜體系，能夠在沒有明顯因果關系的眾多變量中發現有價值的線索。當它用在開發新材料上，只需要十幾天就能發現50種固態電解質新材料。

目前，整車廠、電池供應商們都在加速打造自己的智能實驗室，通過AI大模型篩選出材料后，自動進行實驗，極大提高產品開發準確性和速度。

比如，一個小容量電芯產品生產出來以后，研發人員可以通過AI模擬更大容量電芯性能表現，這樣就不需要重復開發驗證，降低開發成本。有AI助力，五年內我們可能就會用上一個較為理想的固態電池。但如果AI發現了一種不會燃燒、不會生長鋰枝晶的電解液，固態電池還有必要嗎？

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編輯｜張毅

審核｜吳新

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