活动标题：告别自燃，续航翻倍——固态电池的技术突围

活动时间：2026/07/04 14:30-2026/07/04 16:30

主讲嘉宾：慈立杰，哈尔滨工业大学（深圳）教授

活动地点：深圳大学城图书馆四楼413报告厅

        在新能源产业加速发展、电动汽车持续普及和人工智能算力需求不断增长的背景下，电池技术正从日常消费品走向能源战略核心。2026年7月4日下午，哈尔滨工业大学（深圳）慈立杰教授应邀做客深圳大学城图书馆“大学城新论·名家讲座”，围绕电池技术演进、固态电池原理、产业化瓶颈与应用前景展开讲解，带领现场读者重新认识这一影响未来能源格局的关键技术。

         慈立杰，哈尔滨工业大学特聘二级教授，博士生导师。研究方向主要包括新型碳纳米材料、新能源材料制备及应用、下一代储能新技术开发，包括固态锂离子电池，锂空气电池等。在国际高学术期刊发表高水平学术论文300余篇，论文被引用次数3.3万余次，h指数为80。研发的“最黑人造材料”被收录为2008吉尼斯纪录，硅基负极材料技术获得华为“火花奖”。

 

一、从能源变迁看电池价值

       讲座开篇，慈教授从手机电量焦虑这一日常经验谈起。如今，出行导航、移动支付、即时通信和日常办公都离不开手机，电量不足往往会直接影响生活节奏。这种个人层面的电量焦虑，放大到人类文明发展史中，其实就是人类对高效、稳定能源载体的长期追求。从远古时期学会用火，到煤炭推动蒸汽机时代，再到石油和内燃机塑造现代交通与工业体系，能源结构的每一次变化都深刻改变了生产方式和社会格局。进入新能源与可持续发展阶段后，风能、太阳能、氢能和新型储能逐步进入能源系统，中国在新能源发电、新型电力系统和电动汽车等方面形成了较强发展基础。

       慈教授指出，能源问题不只是资源问题，也关系到生产力的跃迁。火的利用扩大了人类的生存空间，煤炭和蒸汽机推动工业革命，石油与内燃机催生汽车、航空和石化工业。在“双碳”目标背景下，风光发电、储能系统和新型电力系统的协同，正在成为能源转型的重要支撑。

       在这一背景下，电池不再只是手机、笔记本电脑中的小型储电装置，也支撑着电动汽车、低空经济和大规模储能电站。人们对电池的期待，已不再停留于能否使用的层面，而是进一步转向更高安全性、更快充电速度、更长续航能力和更低使用成本。慈教授简要回顾了电池从伏打电堆、丹尼尔电池、铅酸电池、干电池、镍镉和镍氢电池，到20世纪90年代锂离子电池商业化的发展脉络。他指出，锂离子电池凭借较高能量密度、可充电性能和较好的综合表现，成为移动电子设备、新能源汽车和储能系统的重要基础，也为固态电池等下一代技术路线奠定了产业基础。回顾这段历史，并非单纯铺陈背景，而是为了说明电池的意义早已超越单个设备供电，它正在把波动性的新能源转化为可存储、可调度、可使用的能源能力。

二、从液态锂电池走向固态电池

       在介绍锂离子电池时，慈教授重点讲解了正极、负极、隔膜和电解液四个组成部分。充电时，锂离子从正极脱出，经过电解液穿过隔膜进入负极材料；放电时，锂离子经电解液和隔膜返回正极，电子则经外电路流动并输出电能。电解液承担着传导锂离子的作用，是维持电池运行的关键介质。

       围绕材料体系，慈教授进一步介绍了几类典型正负极材料。磷酸铁锂成本较低、安全性较好、循环寿命较长，适合新能源汽车和大规模储能；三元材料能量密度较高，续航表现更有优势，但成本和安全管理要求也更高；钴酸锂则多用于手机等消费电子产品。负极方面，石墨是当前成熟主流材料，硅基负极因容量潜力更高受到关注，但体积膨胀仍需解决；锂金属负极具有更高理论容量，被视为未来高能量密度电池的重要方向，但锂枝晶和安全问题仍是制约其应用的关键。

       传统液态锂电池已高度成熟，制造体系和应用场景都相对完备，但液态有机电解液易燃，充电异常时可能形成锂枝晶并刺穿隔膜，引发短路和热失控。这也是公众关注电动汽车和两轮车电池安全的重要原因。固态电池受到期待，正是因为它希望以不可燃的固态电解质替代液态电解液，从源头上降低起火风险，并有望匹配更高能量密度的正负极材料，提升续航能力和系统安全性。对于电动汽车、特种装备、低空经济、便携式设备和部分医疗器械等场景而言，更高安全性和更高能量密度都具有现实意义。

       不过，慈教授也强调，固态电池并不是简单地把液体换成固体。液态电解液能够充分浸润正负极材料，锂离子传输通道相对充分；而固态电池中正极、负极和电解质都是固体，固固界面接触不够紧密，界面面积有限，锂离子通过界面时阻力更大。因此，固态电池在提升安全性的同时，也面临离子传输、界面稳定和循环寿命等方面的挑战。它代表着提升电池安全性和能量密度的重要方向，但从实验室走向产业化，还需要材料性能、制造体系、验证周期、成本控制和应用场景共同成熟。

三、产业化仍在路上，半固态是现实过渡

       围绕技术路线，慈教授介绍了硫化物、氧化物和聚合物三类固态电解质：硫化物离子电导率较高，性能潜力突出，但对水分敏感、工艺要求严苛；氧化物化学稳定性较好，但材料刚性强，界面接触问题明显；聚合物柔性较好、加工相对容易，但室温离子电导率偏低。三类路线各有优势，也都存在现实瓶颈，技术选择不能只看单一指标，还要综合考虑材料稳定性、生产环境、工艺兼容性和规模化成本。

       从产业化角度看，慈教授认为，固液混合态或半固态电池是当前更现实的过渡路径。它通过逐步减少液态电解液含量，在提升安全性的同时，尽量保留现有锂电池制造体系和性能优势。相比之下，全固态电池还需要在材料稳定性、界面调控、制造工艺、工程放大和成本控制等方面继续攻关。实验室小容量电芯能够做出来，并不意味着可以立即转化为车规级动力电池。真正进入大规模应用，还必须满足一致性、循环寿命、热管理和可靠性等要求。

       讲座中，慈教授结合电芯切割演示，展示了固态或半固态体系在安全性方面的潜力。电芯被物理分割后仍能维持灯泡点亮，电压相对稳定、温升可控。慈教授同时说明，这类实验主要用于直观展示材料体系的安全特征，并非生产环节中的常规测试。通过演示，现场读者对固态电池抗短路、抗热失控的潜在优势有了更直接的认识，也进一步理解了安全性提升背后所依赖的材料体系和结构设计。

       在互动交流环节，读者围绕基础研究价值、技术路线选择、成本与成熟度、汽车智能化和大型储能电池选型等问题与慈教授展开讨论。慈教授回应指出，基础研究仍有很大价值，新材料开发、界面调控和人工智能辅助材料发现都有可能推动技术突破；固态电池不会直接决定汽车智能化水平，因为智能化更多依赖传感器、算力、算法和系统集成，但它能够提升电动化基础能力，在安全性、续航和能源自主方面发挥作用。对于大型储能而言，当前磷酸铁锂仍因经济性、安全性和成熟度较为均衡而占据主流，未来若固态电池成本显著下降，或将优先进入对安全要求更高的工商储能、特种装备、便携式设备和医疗器械等场景。

       慈教授还从国家能源安全角度指出，发展新型电池技术有助于降低对化石能源的依赖，提升能源体系自主性和安全性。固态电池作为下一代储能技术的重要方向，既关乎产业竞争，也关乎能源结构转型中的长期主动权。本场讲座在深入浅出的讲解和热烈交流中圆满结束，帮助现场读者对固态电池形成了更加理性、全面的认识，并使他们对下一代储能技术的发展节奏有了更清晰的判断。（通讯作者：杨月涓）