解读固液混合电池与全固态电池发展格局——访青岛大学郭向欣教授

2026年9月10至11日，由中国粉体网主办的“第八届高比能固态电池关键材料技术大会”，在湖南长沙·步步高福朋喜来登酒店隆重召开。大会期间，中国粉体网记者有幸邀请到多位专家、企业界代表做客“对话”栏目，就固态电池材料、技术、成本、产业化等一系列问题进行了探讨交流，本期为您分享的是青岛大学郭向欣教授的专访。

中国粉体网：郭教授，请您对比分析一下单纯的氧化物路线和氧化物-聚合物复合路线的优劣势。

郭教授：单纯的氧化物路线，也就是行业内经常提到的路线，普遍存在离子电导率不够高，同时界面比较刚性的问题。当然也有企业在做这条路线，比如Quantum Scape就在推进，但该路线主要还是面临离子电导率不足以及界面刚性的问题。所以，这条路线虽然有企业在采用，但并不多，这就是单纯的氧化物路线现状。

为了克服氧化物的这两个问题，尤其是表面刚性问题，现在行业采用氧化物-聚合物复合路线。因为聚合物本身具备柔性，和其进行复合，可以借助纳米氧化物提高离子电导率和电化学窗口。所以氧化物-聚合物复合路线应用于固态电池具备自身优势，近些年也受到行业高度重视，希望该方案能够解决界面的问题，同时通过电导率的优化，进一步提升离子电导率，最终解决技术瓶颈问题，实现真正的电芯级应用。

粉体网：现在固液混合电池产业非常火热，氧化物路线又是其产业化前景突出的主流路径，您深耕氧化物电解质多年，怎么看待氧化物路线和固液混合电池二者的关系？

郭教授：实际上，氧化物固体电解质应用在液态电池当中，这就是最早的混合固液电池。我们可以看到，国内外不少大型企业，会在正极当中引入氧化物固体电解质，当然应用尺度需要控制好。首先就是其对电池性能的提升，尤其是低温性能。比如手机电池冬天容易打不开，加入氧化物固体电解质之后，电池就可以在低温环境下正常使用，这是它的一种使用方法。目前在3C电池领域，这一方案已经被大家广泛接受。

另外，现在行业也希望进一步发挥它的作用，比如应用在隔膜涂覆、集流体涂覆上面，同时也在逐步探索向负极体系引入氧化钴锂。我们的基础研究表明，电池的低温性能、倍率性能以及循环性能都是有所提高的。所以，氧化物固体电解质在混合固液电池体系中，已经有应用的验证。下一步，就是如何将它的作用最大化、最优化。

在和企业的合作中，材料还要适配现有的工艺。实际上就是混合固液电池对氧化物固体电解质的要求，并要和现有工艺兼相匹配，同时成本也是必须考量的因素，所以目前我们要做到能够适配企业的用量。我们目前也在开展相关工作，希望氧化物固体电解质能够在混合固液电池当中能够真正发挥核心作用。

粉体网：氧化物-聚合物复合固态电解质走向实用化，核心瓶颈是材料性能还是电芯工艺与界面集成？

郭教授：实际上，我们在电芯层面主要要解决两个问题，一个是离子电导率的问题，一个是界面的问题。尤其是结合电芯实际结构会更加复杂。这并不是一个简单的离子电导率提升问题，而是有效离子电导率的提升问题。

因为在电芯体系中，正极电极比较厚，内部存在大量孔隙和弯曲结构，所以离子的传输并不是理想的平面运动模式，还要面对孔隙、曲度带来的离子传输问题。所以在这种情况下，离子电导率和界面，包括电芯的设计都非常重要，两者之间是互相支撑、互相协同的过程。把材料的离子电导率尽量做高，表面稳定，并且表面接触做好，那么电芯设计时就会相对简单。如果这些问题解决了，电芯的设计也要与其相匹配，所以最终关注的还是电芯的性能。

正极或者电极材料怎么设计，才能使其离子电导率或者电子电导率性能发挥出来？未来不同的要求应对应不同的设计。比如，在正负极中离子、电子都需要很高的导电性。这种情况下，可能就要选用离子、电子导电率都高的氧化物固体电解质。但电解质膜不能具备电子导电性，一旦出现电子导电性，电池就会发生自放电。所以电解质就要设计成只有离子电导率高，电子电导率极低的固体电解质。所以我们要根据不同的需求，开展材料性能的优化以及电芯结构的设计。

粉体网：您团队是如何兼顾超薄复合电解质膜的高离子电导、力学强度与化学稳定性？

郭教授：首先这是一个非常好的问题。因为我们知道，电池材料或者电芯，追求的是综合性能，很多性能之间往往是此消彼长的关系。比如我们做的氧化物-聚合物复合电解质膜，把离子电导率做高之后，它的机械性能可能就会下降，电化学窗口会变差，所以本身就是一个平衡的过程。

目前来看，离子电导率做到2 mS/cm以上的这类电解质，大部分没有支撑体，机械强度并不理想，不像隔膜的机械强度可以拉伸，所以现阶段的工艺仍采用转印的方式。离子电导率高，机械强度就相对差一些，一般多用采用叠片、转印工艺来实现。

当然，我们也希望将目前现有的一些基础研究取得突破。例如，把氧化物电解质做成离子电导率相对较高，同时具备一定机械强度的材料；或是在氧化物-聚合物复合体系当中，找到合适的材料组合，兼顾高离子电导率、良好的机械强度，同时还要抗氧化，部分场景下还要耐还原。所以要达到这种平衡是一大挑战。实际开发中，还是要根据电芯的具体应用场景，来确定性能的侧重方向。

粉体网：当前对固液混合电池有一种定位是 “全固态的过渡路线”，但也有不少观点认为它会长期独立存在，甚至成为主流。您深耕氧化物路线多年，如何看待这两种定位之争？这个判断会如何影响您团队后续在固液与全固态上的研发布局？

郭教授：之所以会有过渡路线这个说法，是因为其和电池的工艺相关。目前固态电池存在多种路线，其中一条是硫化物全固态路线，主要依靠高压的方式来解决界面问题。还有一条是原位聚合、原位固态化的技术路线，固液混合电池中存在部分小分子物质，通过聚合、固化的方法，降低电池内的液体或者小分子含量，同时降低失重率。从这个角度看，从混合固液到全固态确实可以被理解为一条过渡路线，这么理解是说得通的。

但是，从我们和企业交流的情况来看，企业更加关注电芯的综合性能。电芯中没有液体是不是性能就更好，安全性就更高，这是需要通过电芯实际验证。从企业的应用端来看，如果在应用端确实需要保留一定的小分子甚至少量液体来润湿界面，经过验证，这种情况下能够让电池的能量密度和安全性上具备综合优势，那这也有可能成为最终的主流方案，这一切都要看应用端的验证结果。

所以我认为各类观点都有其合理性，最终还是要由实际需求端来决定。

我们团队从事固态电池、固体电解质相关研究已经很多年，与做基础研究的老师交流比较多，现在也在逐步加强和产业界同行的沟通。因此针对企业的实际需求，我们也会布局相应研究，明确最终要达成怎样的性能、面向哪些应用场景开展相关研究。同时，作为高校团队，对于新材料、新机制，我们也会持续做深入的基础科学研究。所以在我看来，这样的局面对我们课题组的长期布局与发展是非常有利的局面，我们既可以和企业开展交流合作，又可以做深入的基础科学研究。所以，我认为这是一个非常好的研究领域。