科学家破解固态电池失效谜团，加速商业化

钱伯章 2026-07-22

科学家查明固态电池失效原因为内部压力致电解质开裂及电荷失衡引发锂金属生长，将科学难题转化为工程挑战，有望加速商业化。

科学家已查明固态电池失效的根本原因：内部压力会导致电解质开裂，而电荷失衡则会引发锂金属生长，从而造成短路。

2026年7月19日这一发现有望加速固态电池的商业化进程，将长期存在的科学难题转化为可解决的工程挑战。

包括丰田、本田、梅赛德斯-奔驰和宝马在内的汽车制造商正投入数十亿美元研发固态电池，并计划在本十年后半段推出商用电动汽车。

如今，科学家终于明白为何固态电池屡次失败。两项独立研究揭示了导致短路的物理机制，这些短路问题多年来一直阻碍着固态电池的商业化，如今这一行业最大的未知因素已被明确为一个具体的工程难题。

多年来，工程师们一直知道固态电池为何会失效，却不清楚原因。这些电池反复出现内部短路，是因为微小的锂结构在电池内部形成，并最终刺穿了分隔正负极的屏障。研究人员能够事后观察到发生的情况，但无法解释这些结构是如何形成的，以及它们如何穿透了专门设计用来阻挡它们的材料。

两个独立的研究团队现已分别回答了该问题的不同方面。德国马克斯·普朗克可持续材料研究所的科学家在《自然》杂志发表的一篇论文中发现，锂沉积物在充电过程中会产生巨大的内部压力，最终导致固态电解质从内部发生破裂。

此外，麻省理工学院、慕尼黑工业大学及合作机构的研究人员在《自然·纳米技术》上报告称，电解质内部微小的电荷不平衡会形成条件，促使不想要的锂结构开始生长。

这一发现可能消除一个重大的科学不确定性，而此时汽车制造商和电池生产商正投入数十亿美元资金，推动固态电池实现商业化生产。

固态电池被广泛认为是电池技术的下一个重大突破，因为它有望比目前的锂离子电池提供更长的续航里程、更快的充电速度、更高的安全性和更高的能量密度。

用固体材料替代液体电解质还能降低过热风险，并使制造商能在相同物理空间内储存更多能量，因此该技术不仅对电动汽车具有吸引力，也适用于航空、国防以及电网级储能领域。

反复的失败从未让汽车行业相信固态电池不可行。相反，制造商选择将其视为最终能够解决的工程问题。

这个项目的吸引力实在太大，无法忽视，因为与当今的锂离子电池相比，固态电池有望实现更高的能量密度、更快的充电速度、更好的安全性以及更长的续航里程。制造商们似乎确信，固态电池将彻底重塑电动汽车行业。

本田已建成一条示范生产线，以开发大规模生产所需的制造技术。丰田仍计划在本十年晚些时候实现商业化部署，而梅赛德斯-奔驰、宝马、Stellantis、现代、三星SDI、宁德时代、QuantumScape、Solid Power和Factorial Energy等企业尽管面临该技术尚未解决的科学挑战，均已扩大了试点生产、战略合作或车辆测试项目。

本田在日本樱本市投资约2.8亿美元，建设了一条面积400平方米的固态电池生产线。该工厂完整复制了从电极材料混合涂布到电芯成型及模组组装的全部制造流程。电池生产原定于2025年1月启动，本田将在本十年下半叶推出车辆之前，对生产成本、电芯规格和大规模制造方法进行测试。

本田在组装过程中采用滚压技术压缩固态电解质，以减少阻碍离子传输的微小气隙，同时简化了大规模生产流程。此外，公司还在开发更轻薄的冷却系统，这得益于固态电池更高的热稳定性，从而降低了电池重量和制造复杂性。

梅赛德斯-奔驰已将固态电池投入实际道路使用。2026年早些时候，该公司推出了一款搭载由Factorial Energy提供的锂金属电池的改装版EQS车型。在测试中，该车辆行驶了1205公里。

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