中能觀察丨告別電池燃燒焦慮！除了全固態(tài)，還有啥？
來(lái)源：中國(guó)電力報(bào) 時(shí)間：2026-04-15 16:24
中國(guó)能源新聞網(wǎng)（記者楊苗苗）在近日舉辦的第十四屆儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)上，電動(dòng)汽車增程式技術(shù)得到中國(guó)工程院院士楊裕生的高度肯定，他認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)是破解電池燃燒風(fēng)險(xiǎn)的解決方案之一，其核心原理在于讓電池始終保持半充半放狀態(tài)，運(yùn)行在20%~80%區(qū)間，從而避開(kāi)滿充滿放、過(guò)充過(guò)放帶來(lái)的高溫發(fā)熱風(fēng)險(xiǎn)。
電池燃燒離不開(kāi)可燃物、助燃劑、高溫這三大核心要素。楊裕生引用基礎(chǔ)原理解釋：“正如我們中學(xué)物理所學(xué)，只要不讓三要素同時(shí)具備，就能有效阻斷燃燒?！?/p>
當(dāng)前社會(huì)上普遍認(rèn)為“全固態(tài)電池?zé)o論是續(xù)航里程，還是安全性能，都將是電動(dòng)汽車終極解決方案”，楊裕生則提出不同意見(jiàn)：固態(tài)電池只是提升電池安全的路徑之一，并非唯一答案。其他技術(shù)路線還包括：磷酸酯電解液、鋰硫電池、浸沒(méi)冷卻等。
消除可燃物，磷酸酯電解液極具性價(jià)比
想要從根本上化解燃燒風(fēng)險(xiǎn)，首先需要厘清電池燃燒的完整鏈條：發(fā)熱——溫度升高——含氧正極活性物質(zhì)分解出氧——氧氣與易燃有機(jī)電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)——反應(yīng)熱進(jìn)一步推高溫度——觸發(fā)熱失控——最終引發(fā)燃燒甚至爆炸。
磷酸酯電解液，正是從“消除可燃物”這一思路出發(fā)的解決方案。
在鋰電池中，電解液承擔(dān)著正負(fù)極之間離子傳輸?shù)年P(guān)鍵作用，主要由鋰鹽、有機(jī)溶劑與添加劑構(gòu)成。有機(jī)溶劑的作用是溶解鋰鹽，讓鋰離子從鋰鹽里“跑出來(lái)”，變成可自由移動(dòng)的離子。然而，問(wèn)題也來(lái)了。有機(jī)溶劑也正是鋰電池起火爆炸最主要的“燃料”。
目前，鋰電池里用的有機(jī)溶劑，大多是碳酸酯類，特點(diǎn)就是易燃。
碳酸酯電解液當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛，手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)車等常用鋰電池均采用這類電解液，其特點(diǎn)是技術(shù)成熟、生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，但具有易燃性，是鋰電池燃燒風(fēng)險(xiǎn)的重要誘因之一。
而磷酸酯電解液則具備本質(zhì)不可燃特性，同時(shí)可耐高電壓。盡管其價(jià)格約為碳酸酯電解液的1.5~2倍，但遠(yuǎn)低于固態(tài)電解質(zhì)；更重要的是，它可直接適配現(xiàn)有電池生產(chǎn)裝備，產(chǎn)線改造成本低。此外，磷酸酯溶劑也可作為阻燃劑添加進(jìn)常規(guī)電解液，同樣能顯著提升安全性。這是目前極具性價(jià)比的破解燃燒風(fēng)險(xiǎn)解決方案。
我國(guó)在磷酸酯電解液領(lǐng)域的研究已躋身國(guó)際第一梯隊(duì)，武漢大學(xué)、西南石油大學(xué)、上海石化研究院等高校與科研機(jī)構(gòu)均有系統(tǒng)布局。
“韓國(guó)在這方面的研究要比我國(guó)快半步?！睏钤Ｉ硎?，韓國(guó)、美國(guó)、日本積極推進(jìn)磷酸酯電解液研發(fā)，磷酸三烷基酯及其衍生物已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化初期。
其中韓國(guó)優(yōu)勢(shì)尤為突出，在氟代磷酸酯分子設(shè)計(jì)、高電壓界面調(diào)控兩大領(lǐng)域，專利數(shù)量分別為我國(guó)的2.3倍和1.8倍。三星公司采用磷酸三酯為主溶劑，搭配含氟復(fù)合鋰鹽，離子電導(dǎo)率與導(dǎo)熱性能顯著優(yōu)于磷酸三烷基酯，并于2025年6月在韓國(guó)天安工廠實(shí)現(xiàn)10萬(wàn)噸級(jí)量產(chǎn)，產(chǎn)品供應(yīng)特斯拉、現(xiàn)代等車企。
不過(guò)，我國(guó)正憑借成本優(yōu)勢(shì)與量產(chǎn)進(jìn)度快速追趕，逐步縮小差距。天賜材料、新宙邦等頭部電解液企業(yè)已實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破：天賜材料通過(guò)“鋰鹽—溶劑—添加劑”一體化布局，將磷酸酯電解液成本較韓國(guó)同類產(chǎn)品降低12.5%；新宙邦相關(guān)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)對(duì)頭部電池企業(yè)穩(wěn)定供貨，客戶覆蓋三星SDI、LG新能源、寧德時(shí)代、比亞迪等。
全固態(tài)電池核心癥結(jié)仍待突破
盡管磷酸酯電解液與全固態(tài)電解質(zhì)同屬“不可燃”技術(shù)路線，但在國(guó)內(nèi)獲得的政策支持力度相去甚遠(yuǎn)。
從國(guó)家政策部署到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，全固態(tài)電池均被置于優(yōu)先地位。《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》提出，加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化?！缎滦蛢?chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》提出，重點(diǎn)布局儲(chǔ)能用固態(tài)電池。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車用固態(tài)電池國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正在推進(jìn)中。
相較之下，磷酸酯電解液在政策層面的支持明顯不足。對(duì)于這一兼具安全性與經(jīng)濟(jì)性的路線，楊裕生呼吁，希望相關(guān)部門(mén)出臺(tái)更具針對(duì)性的政策，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)，加快磷酸酯電解液技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化落地。
楊裕生同時(shí)指出了固態(tài)電池的核心痛點(diǎn)：電池制備初期，固體電解質(zhì)與正負(fù)極活性物質(zhì)接觸緊密，但經(jīng)過(guò)充放電循環(huán)后，固體電解質(zhì)與活性物質(zhì)的接觸面必然發(fā)生脫離，導(dǎo)致內(nèi)阻急劇上升，電池壽命大幅衰減。采用高壓夾板雖可在一定程度上緩解界面問(wèn)題，卻僅對(duì)質(zhì)地較軟的硫化物電解質(zhì)有效，會(huì)造成比能量大降，與提升比能量的初衷相悖。無(wú)論是半固態(tài)還是準(zhǔn)固態(tài)技術(shù)，均未能從根本上解決這一問(wèn)題。
楊裕生認(rèn)為，固態(tài)電解質(zhì)與固態(tài)隔膜是提升鋰電安全的重要方向，需要穩(wěn)步研發(fā)，但內(nèi)阻、循環(huán)壽命、制造成本等關(guān)鍵問(wèn)題的突破仍需時(shí)間。
阻斷助燃劑，鋰硫電池開(kāi)辟新路徑
在“阻斷助燃劑（氧氣）”的技術(shù)路線上，鋰硫電池是極具潛力的選擇。
鋰硫電池以硫?yàn)檎龢O、金屬鋰為負(fù)極，被認(rèn)為是鋰離子電池的“下一代電池”，具備比能量高、不依賴鎳鈷等稀缺金屬等優(yōu)勢(shì)。但其短板同樣突出：硫本身導(dǎo)電性差、電解液易干涸導(dǎo)致壽命較短、電解質(zhì)成本高、多硫離子溶解穿梭。而穿梭效應(yīng)最為致命，表現(xiàn)為電池滿電放著自己掉電、充電慢、循環(huán)幾次容量直接腰斬等。
為攻克上述難題，楊裕生提出“主鏈導(dǎo)電—側(cè)鏈儲(chǔ)能”的有機(jī)高分子正極設(shè)計(jì)思路，并成功合成出首個(gè)高分子硫化物正極材料——硫化碳炔，其理論比容量達(dá)893mAh/g，實(shí)測(cè)已達(dá)520mAh/g。
上海交通大學(xué)王久林團(tuán)隊(duì)研發(fā)的硫化聚丙烯腈，則從根本上抑制了穿梭效應(yīng)，實(shí)際比容量突破700mAh/g，被視為推動(dòng)鋰硫電池商業(yè)化的關(guān)鍵突破路線。
當(dāng)前，硫化聚丙烯腈領(lǐng)域的研究持續(xù)升溫，僅2025年全球就發(fā)表相關(guān)論文200多篇。
楊裕生十分看好硫化聚丙烯腈，他認(rèn)為：“如果得到政府的持續(xù)支持，讓硫化聚丙烯腈盡快商品化，讓大家‘有米下鍋’做電池，估計(jì)用不了5年，這種安全電池就可以得到大應(yīng)用。”
規(guī)避高溫，借鑒變壓器的浸沒(méi)式導(dǎo)熱方案
增程式技術(shù)通過(guò)不充分運(yùn)行規(guī)避高溫，而浸沒(méi)式導(dǎo)熱技術(shù)則從散熱角度切入，同樣瞄準(zhǔn)“規(guī)避高溫”這一核心。
該思路借鑒自電力變壓器。海量變壓器長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，啟發(fā)行業(yè)將鋰離子電池浸沒(méi)在變壓器油或硅油中，實(shí)現(xiàn)高效冷卻。
變壓器油黏度低，可快速帶走電芯熱量，將電池溫度控制在熱失控閾值以下，從源頭避免燃燒三要素同時(shí)滿足。同時(shí)，變壓器油絕緣性能優(yōu)異，可耐受3千伏高電壓，且成本不高，隔絕空氣，安全性極佳；自然回流即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱、散熱，效果優(yōu)于水管、水板的間接冷卻；若采用強(qiáng)制流動(dòng)，溫控效果更佳。目前該技術(shù)已在電動(dòng)大巴、通信基站及電力儲(chǔ)能場(chǎng)景中應(yīng)用。
中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高團(tuán)隊(duì)也在浸沒(méi)式導(dǎo)熱方向開(kāi)展系統(tǒng)性研究，通過(guò)將電池浸沒(méi)在特種絕緣冷卻液中，實(shí)現(xiàn)極致均溫、高效導(dǎo)熱與主動(dòng)抑爆，并已落地全球首創(chuàng)直冷浸沒(méi)式儲(chǔ)能系統(tǒng)。
除此以外，液流電池以水為溶劑，本身具備不可燃的天然優(yōu)勢(shì)。其結(jié)構(gòu)類似“儲(chǔ)電水庫(kù)+發(fā)電站”的分離設(shè)計(jì)。兩個(gè)大罐子分別裝正極液、負(fù)極液，然后用泵把液體打進(jìn)電堆，也就是反應(yīng)室，在電堆里發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即充電或放電，反應(yīng)完的液體再流回罐子。
但傳統(tǒng)液流電池存在明顯短板：循環(huán)壽命有限、系統(tǒng)成本偏高。
中國(guó)科學(xué)院院士趙天壽團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述痛點(diǎn)，開(kāi)發(fā)容量修復(fù)技術(shù)，借助甲酸燃料電池對(duì)電解液進(jìn)行“再生修復(fù)”，使衰減后的容量恢復(fù)至初始值的97.6%，顯著延長(zhǎng)電池使用壽命。目前正在研究通過(guò)提升電堆電流密度和電解液利用率來(lái)降低成本。
綜上，多條技術(shù)路線均可通過(guò)打破燃燒三要素共存條件，顯著提升電池安全性，多種技術(shù)交叉組合使用效果更佳。綜合成本、效果、實(shí)用性等維度考量，這些路線的綜合價(jià)值并不遜于全固態(tài)電解質(zhì)。
提升電池安全，未來(lái)應(yīng)堅(jiān)持多技術(shù)路線并行，推動(dòng)電池技術(shù)多元化發(fā)展，在追求更高性能的同時(shí)，筑牢安全底線。
責(zé)任編輯：王萍
