文章核心观点 - 氧化物电解质凭借其高安全性、与电解液的良好兼容性、较低的成本以及相对成熟的技术，已成为当前固液混合电池商业化应用的主流选择，尤其是在锂镧钛氧体系上已实现量产装车 [6][33][46][83] - 固液电池作为向全固态电池过渡的形态，其保留的少量电解液恰好弥补了氧化物电解质界面阻抗高、电导率相对较低的短板，而硫化物和聚合物电解质因兼容性或性能问题，在该领域应用受限 [49][51][55][58][78] - 尽管氧化物电解质在固液电池领域领先，但其固有的“硬”和“脆”的物理特性导致严重的“界面问题”，使其在全固态电池技术路线上面临挑战，目前全固态电池主要采用硫化物或聚合物电解质 [70][75][76] - 行业正通过元素掺杂、工艺优化以及与其他材料复合等方式，持续提升氧化物电解质的性能，以期进一步降低成本、提高电导率，从而推动固液电池对现有液态电池的替代进程 [29][30][60][69][82][84][85] 01. 60年多段演化，终成正果 - 氧化物电解质研究始于20世纪60年代，科学家发现高铝酸钠在特定条件下具备导电性，是最早被关注的固态电解质体系 [11] - 70年代，约翰·古迪纳夫团队制备出硅磷酸锆钠，实现了导电性的飞跃，并首次尝试应用于电池电解质，但最终未在电池领域成功商业化 [11][12][13] - 90年代前后，研究方向从钠体系转向锂体系，美国橡树岭国家实验室研制出氮化磷酸锂薄膜电解质，虽能提升安全并抑制锂枝晶，但因界面阻抗高、电导率低等问题仍停留在实验室阶段 [15][17][18][19] - 1987年，法国化学家布罗斯合成了钙钛矿结构的锂镧钛氧，其室温电导率超过2×10⁻⁵ S/cm，虽与电解液的1×10⁻³ S/cm有差距，但当时已碾压其他氧化物电解质，且制备难度低、化学性质稳定 [22][23] - 经过日本精密陶瓷中心等机构多年研究优化，并通过掺杂氟、铋、铝等元素提升性能，LLTO体系因技术成熟、成本较低，已率先实现量产应用，例如智己L6光年版和蔚来ET7的固液电池 [26][27][29][30][33][46] - 2007年，印度科学家穆鲁甘成功合成石榴石型锂镧锆氧，其室温电导率高达3×10⁻⁴ S/cm，理论上限更高，但面临对空气敏感、烧结温度高、韧性差、界面问题更突出等商业化难题 [36][37][40][41][42] - 目前，LLZO路线已有企业布局，如上海洗霸是国内唯一实现其吨级量产的企业，清陶能源也有所布局 [42] 02. 为何氧化物更适合固液电池？ - 固液电池作为过渡形态，保留了少量电解液以增强导电率，因此需要固态电解质与电解液有良好兼容性 [49][50] - 硫化物电解质虽导电率出众，但与电解液兼容性差，混合后会破坏材料结构并形成阻碍离子传输的界面层，导致电池性能下降，因此选择该路线的企业多直接研发全固态电池 [51][52][53] - 聚合物电解质与电解液虽不发生剧烈反应，但其室温电导率低，混合后会降低总体电导率影响充放电倍率，且耐高温能力差，例如PEO在100-200℃时分子结构会被破坏 [55][56] - 氧化物电解质，特别是LLTO体系，具有不可燃、几乎不与电解液和空气反应、可承受高达800℃高温的极高稳定性，同时可通过掺杂改性提升电导率，与电解液混合后总体电导率下降不多 [58][59][60][61] - 成本方面，氧化物电解质原材料如镧、锆等稀土元素国内资源相对丰富，提纯技术成熟，价格不高；而硫化物必需的硫化锂制备难度大，需-60℃无水无氧环境及复杂提纯工艺，价格居高不下 [63][64] - 生产方面，氧化物仅需高温烧结设备和常规干燥间，环境要求低；硫化物则需严格的惰性气体保护、无氧环境和极高湿度控制，产线投资成本高 [65][66] - 氧化物产线投资成本低有利于产能爬升和成本下降，目前氧化物固液电池成本仅比液态电池高5-10%，且未来有望进一步下探 [67][69] - 氧化物电解质“中庸”的属性与固液电池“过渡”属性完美匹配，但其“硬”的物理特性导致与固体电极接触时“界面问题”严重，而固液电池中的少量电解液恰好能浸润电极，弥补此短板 [70][75][76][78] 03. 写在最后 - 氧化物电解质已成为动力电池固态化道路上最早实现商业化落地的先行者 [83] - 随着生产规模扩大和成本降低，以氧化物为核心的固液电池有望替代部分现有液态电池 [84] - 其大规模替代液态电池的关键，在于能否通过技术和工艺优化弥补电导率较低的短板，提升快充性能 [85] - 行业正探索将氧化物与聚合物结合形成复合固态电解质，以优化界面问题和电导率，实现优势互补 [82]