中能观察丨告别电池燃烧焦虑！除了全固态，还有啥？

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（来源：中国电力新闻网）

转自：中国电力新闻网

　　中国能源新闻网（记者杨苗苗）在近日举办的第十四届储能国际峰会暨展览会上，电动汽车增程式技术得到中国工程院院士杨裕生的高度肯定，他认为这项技术是破解电池燃烧风险的解决方案之一，其核心原理在于让电池始终保持半充半放状态，运行在20%~80%区间，从而避开满充满放、过充过放带来的高温发热风险。

　　电池燃烧离不开可燃物、助燃剂、高温这三大核心要素。杨裕生引用基础原理解释：“正如我们中学物理所学，只要不让三要素同时具备，就能有效阻断燃烧。”

　　当前社会上普遍认为“全固态电池无论是续航里程，还是安全性能，都将是电动汽车终极解决方案”，杨裕生则提出不同意见：固态电池只是提升电池安全的路径之一，并非唯一答案。其他技术路线还包括：磷酸酯电解液、锂硫电池、浸没冷却等。

　消除可燃物，磷酸酯电解液极具性价比

　　想要从根本上化解燃烧风险，首先需要厘清电池燃烧的完整链条：发热——温度升高——含氧正极活性物质分解出氧——氧气与易燃有机电解液发生化学反应——反应热进一步推高温度——触发热失控——最终引发燃烧甚至爆炸。

　　磷酸酯电解液，正是从“消除可燃物”这一思路出发的解决方案。

　　在锂电池中，电解液承担着正负极之间离子传输的关键作用，主要由锂盐、有机溶剂与添加剂构成。有机溶剂的作用是溶解锂盐，让锂离子从锂盐里“跑出来”，变成可自由移动的离子。然而，问题也来了。有机溶剂也正是锂电池起火爆炸最主要的“燃料”。

　　目前，锂电池里用的有机溶剂，大多是碳酸酯类，特点就是易燃。

　　碳酸酯电解液当前应用最为广泛，手机、笔记本电脑、电动车等常用锂电池均采用这类电解液，其特点是技术成熟、生产工艺稳定，但具有易燃性，是锂电池燃烧风险的重要诱因之一。

　　而磷酸酯电解液则具备本质不可燃特性，同时可耐高电压。尽管其价格约为碳酸酯电解液的1.5~2倍，但远低于固态电解质；更重要的是，它可直接适配现有电池生产装备，产线改造成本低。此外，磷酸酯溶剂也可作为阻燃剂添加进常规电解液，同样能显著提升安全性。这是目前极具性价比的破解燃烧风险解决方案。

　　我国在磷酸酯电解液领域的研究已跻身国际第一梯队，武汉大学、西南石油大学、研究院等高校与科研机构均有系统布局。

　　“韩国在这方面的研究要比我国快半步。”杨裕生表示，韩国、美国、日本积极推进磷酸酯电解液研发，磷酸三烷基酯及其衍生物已进入产业化初期。

　　其中韩国优势尤为突出，在氟代磷酸酯分子设计、高电压界面调控两大领域，专利数量分别为我国的2.3倍和1.8倍。三星公司采用磷酸三酯为主溶剂，搭配含氟复合锂盐，离子电导率与导热性能显著优于磷酸三烷基酯，并于2025年6月在韩国天安工厂实现10万吨级量产，产品供应特斯拉、现代等车企。

　　不过，我国正凭借成本优势与量产进度快速追赶，逐步缩小差距。、等头部电解液企业已实现关键突破：天赐材料通过“锂盐—溶剂—添加剂”一体化布局，将磷酸酯电解液成本较韩国同类产品降低12.5%；新宙邦相关产品已实现对头部电池企业稳定供货，客户覆盖三星SDI、LG新能源、、等。

全固态电池核心症结仍待突破

　　尽管磷酸酯电解液与全固态电解质同属“不可燃”技术路线，但在国内获得的政策支持力度相去甚远。

　　从国家政策部署到行业标准制定，全固态电池均被置于优先地位。《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》提出，加快固态动力电池技术研发及产业化。《新型储能制造业高质量发展行动方案》提出，重点布局储能用固态电池。与此同时，电动汽车用固态电池国家标准正在推进中。

　　相较之下，磷酸酯电解液在政策层面的支持明显不足。对于这一兼具安全性与经济性的路线，杨裕生呼吁，希望相关部门出台更具针对性的政策，推动产学研协同攻关，加快磷酸酯电解液技术创新与产业化落地。

　　杨裕生同时指出了固态电池的核心痛点：电池制备初期，固体电解质与正负极活性物质接触紧密，但经过充放电循环后，固体电解质与活性物质的接触面必然发生脱离，导致内阻急剧上升，电池寿命大幅衰减。采用高压夹板虽可在一定程度上缓解界面问题，却仅对质地较软的硫化物电解质有效，会造成比能量大降，与提升比能量的初衷相悖。无论是半固态还是准固态技术，均未能从根本上解决这一问题。

　　杨裕生认为，固态电解质与固态隔膜是提升锂电安全的重要方向，需要稳步研发，但内阻、循环寿命、制造成本等关键问题的突破仍需时间。

　　阻断助燃剂，锂硫电池开辟新路径

　　在“阻断助燃剂（氧气）”的技术路线上，锂硫电池是极具潜力的选择。

　　锂硫电池以硫为正极、金属锂为负极，被认为是锂离子电池的“下一代电池”，具备比能量高、不依赖镍钴等稀缺金属等优势。但其短板同样突出：硫本身导电性差、电解液易干涸导致寿命较短、电解质成本高、多硫离子溶解穿梭。而穿梭效应最为致命，表现为电池满电放着自己掉电、充电慢、循环几次容量直接腰斩等。

　　为攻克上述难题，杨裕生提出“主链导电—侧链储能”的有机高分子正极设计思路，并成功合成出首个高分子硫化物正极材料——硫化碳炔，其理论比容量达893mAh/g，实测已达520mAh/g。

　　上海交通大学王久林团队研发的硫化聚丙烯腈，则从根本上抑制了穿梭效应，实际比容量突破700mAh/g，被视为推动锂硫电池商业化的关键突破路线。

　　当前，硫化聚丙烯腈领域的研究持续升温，仅2025年全球就发表相关论文200多篇。

　　杨裕生十分看好硫化聚丙烯腈，他认为：“如果得到政府的持续支持，让硫化聚丙烯腈尽快商品化，让大家‘有米下锅’做电池，估计用不了5年，这种安全电池就可以得到大应用。”

　　规避高温，借鉴变压器的浸没式导热方案

　　增程式技术通过不充分运行规避高温，而浸没式导热技术则从散热角度切入，同样瞄准“规避高温”这一核心。

　　该思路借鉴自电力变压器。海量变压器长期安全稳定运行，启发行业将锂离子电池浸没在变压器油或硅油中，实现高效冷却。

　　变压器油黏度低，可快速带走电芯热量，将电池温度控制在热失控阈值以下，从源头避免燃烧三要素同时满足。同时，变压器油绝缘性能优异，可耐受3千伏高电压，且成本不高，隔绝空气，安全性极佳；自然回流即可实现导热、散热，效果优于水管、水板的间接冷却；若采用强制流动，温控效果更佳。目前该技术已在电动大巴、通信基站及电力储能场景中应用。

　　中国科学院院士欧阳明高团队也在浸没式导热方向开展系统性研究，通过将电池浸没在特种绝缘冷却液中，实现极致均温、高效导热与主动抑爆，并已落地全球首创直冷浸没式储能系统。

　　除此以外，液流电池以水为溶剂，本身具备不可燃的天然优势。其结构类似“储电水库+发电站”的分离设计。两个大罐子分别装正极液、负极液，然后用泵把液体打进电堆，也就是反应室，在电堆里发生化学反应，即充电或放电，反应完的液体再流回罐子。

　　但传统液流电池存在明显短板：循环寿命有限、系统成本偏高。

　　中国科学院院士赵天寿团队针对上述痛点，开发容量修复技术，借助甲酸燃料电池对电解液进行“再生修复”，使衰减后的容量恢复至初始值的97.6%，显著延长电池使用寿命。目前正在研究通过提升电堆电流密度和电解液利用率来降低成本。

　　综上，多条技术路线均可通过打破燃烧三要素共存条件，显著提升电池安全性，多种技术交叉组合使用效果更佳。综合成本、效果、实用性等维度考量，这些路线的综合价值并不逊于全固态电解质。

　　提升电池安全，未来应坚持多技术路线并行，推动电池技术多元化发展，在追求更高性能的同时，筑牢安全底线。

责任编辑：王萍