第三届中国全固态电池创新发展高峰论坛高层论坛近日在京举行。与会专家围绕行业共性关键技术问题展开研讨，旨在为我国全固态电池突破技术瓶颈、实现产业跃升提供系统性支持。
浙江锋锂新能源科技有限公司副总经理崔言明在论坛上指出，锂金属负极曾因枝晶生长、体积膨胀和热失控等难题，成为制约固态电池迈向高能量密度的主要障碍。他表示，如今通过多元合金化、原位骨架构建与精准界面调控等技术，一种“零应变”锂合金负极有望同步提升全固态电池的安全性能与循环寿命。
据介绍，其所在企业业务覆盖锂资源、锂化合物、锂金属、锂电池及回收等多个环节。在电池研发方面，已推出多款产品：其中石墨负极体系能量密度达240至280 Wh/kg；硅碳负极体系可达320至480 Wh/kg；锂金属混合固液电池已实现400 Wh/kg与650 Wh/kg的能量密度，并在部分非车用领域投入应用；全固态电池目前尚处于样品阶段。
崔言明强调，提升电池能量密度不能仅仅依赖“固态”概念，关键还在于配套更高性能的正负极材料。锂金属负极因其低电位、高比容量，被认为是实现未来高能量密度全固态电池的重要方向，尤其在正极不含锂的体系中不可或缺。
从全球布局来看，高能量固态电池已成为多国研发重点。我国相关技术路线图中已将400至500 Wh/kg列为关键目标，无人机、人形机器人、水下探测器等应用场景也对高能量密度电池提出迫切需求。日本、韩国、美国等也在积极推进锂金属高比能电池的研发。
然而，锂金属在实际应用中仍面临多项挑战，即便在固态体系中也不例外：容易形成锂枝晶引发内部短路；化学活性高，易与电解质发生副反应，持续消耗活性锂并可能导致极片断裂；循环寿命也有待提升。研究发现，将锂制成合金可显著改善这些问题，包括抑制锂扩散、提升电化学稳定性、减少界面孔隙与粉化、增强热稳定性等。
在锂合金配方开发方面，研究团队建立了高通量筛选方法，设定“高比表面积、高锂扩散性、低锂成核能”等筛选准则，以达成均匀沉积、抑制枝晶和高度可逆等目标。通过大量配方设计、小样试制与中试放大，目前已测试超过500个小样，其中20款配方已进入核心量产阶段。
锂合金制备过程需克服若干工艺难题：锂密度较低，合金元素易沉降导致成分不均匀，严重时可能形成硬质第二相，影响电池安全性；合金熔点升高也增加了熔融工艺的控制难度。通过装备与工艺改进，团队已实现均匀合金化，并意外提升了材料的力学性能——合金的拉伸强度、硬度与杨氏模量均优于纯锂，从而大幅改善了加工过程中的断带问题，提高了生产稳定性。
枝晶抑制是关键环节。即使在硫化物全固态电池中，较高电流密度下仍可能出现枝晶。通过多元合金设计，在1 mAh/cm²沉积量下实现了50 mA/cm²的临界电流密度，在实际3 mAh/cm²条件下仍可保持10 mA/cm²以上，部分合金可达12.6 mA/cm²，已能够匹配3C快充需求。
在体积形变与界面稳定性方面，纯锂在沉积与剥离过程中体积变化显著，易导致界面接触失效、阻抗上升。锂合金可形成原位骨架，通过固-液相协同作用维持电极与电解质的良好接触，避免循环过程中锂粉化，保持结构完整。团队开发的“零应变”锂合金负极匹配硫正极，使全电池在充放电中仅产生3%至5%的体积膨胀，并能通过针刺及250℃加热测试。
化学稳定性和热稳定性同样得到提升。合金化降低了锂的反应活性，并能与电解质形成自限性稳定界面层，减少活性锂损耗，延长循环寿命。热力学分析显示，合金与硫化物的反应放热比纯锂降低90%以上，在300℃下也不与硫正极反应，部分合金遇水亦不起火，热安全边界显著拓宽。
压力适应性也是一大优势。锂金属在较低压力下即可实现良好循环，这有助于提升电池能量密度与组装效率。通过成分调控，锂合金模量可在5至57 GPa范围内连续调节，从而适配硫化物、氧化物、聚合物等不同固态电解质的力学匹配需求。
团队还开发了锂银合金。与传统机械法制备相比，采用熔融工艺可实现成分均匀调控，并通过添加其他元素降低其工作电位，以进一步提升电池能量密度。
针对等静压过程中锂金属向正极渗透的问题，通过多步工艺成功抑制了渗透现象，完成了全固态电池的制备。
产业化方面，企业已成为全球主要锂金属供应商，现有产能3850吨，并规划新增1000吨。生产线采用全封闭设计，在手套箱内通入三元气氛形成超薄钝化层，使锂箔可长期储存。目前已实现宽幅300mm、厚度5μm锂箔的量产，并持续优化边缘波浪与针孔控制，以满足电池制造要求。
崔言明最后表示，全固态电池是一项系统工程，需要锂金属、电解质、正极、工艺与设备等多环节协同推进。他希望团队在锂合金负极方面的研究成果，能为高比能全固态电池的产业化发展贡献力量。
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