5月13日，第十八届深圳国际电池技术交流会/展览会（CIBF2026）期间，北京大学教授夏定国以《发展固态电池正极材料战略思考：技术、产业及未来格局》为主题发表演讲。
前沿：为什么要谈固态电池的正极
传统液态锂电池在能量密度、安全性能、材料选型与生产成本上存在固有技术瓶颈，而固态电池凭借高能量密度、高安全性、宽温域与超长循环的发展潜力，成为全球研发重点。尽管产业化落地进度不及早期预期，但长期发展前景明确。当前固态电池已上升至各国产业与科技战略层面，成为全球企业技术比拼、大国新能源产业竞争的关键赛道，我国从中央到地方陆续出台扶持政策，同步加快全固态电池相关标准体系建设。
一、技术篇：材料体系的演进与挑战
近一年行业热点集中在硫化物、氧化物、聚合物、卤化物四类固态电解质选型，业内普遍认为电解质选型决定技术成败。但我今天换一个视角：正极材料才是制约固态电池规模化落地的关键短板。正极不仅决定电芯能量上限、占据电池主材主要成本，其化学与物理特性更直接限定适配的固态电解质体系。倘若正极无法实现突破性研发与成熟工程化落地，固态电池商业化进程将大幅受阻。
回溯国内产业目标变化：2012年工信部创新工程原定电芯能量密度目标180Wh/kg，现阶段行业研发目标已提升至500~700Wh/kg，能量密度持续攀升的底层驱动力是正极材料迭代创新。
1、现有主流正极在固态体系的适配表现
从液态转向固态的产业过渡期，磷酸铁锂、钴酸锂、高镍三元、富锂锰基等成熟材料仍为核心研究对象，但各类材料在固态体系中性能表现分化明显。
磷酸铁锂：液态体系依托颗粒级配、晶体改性、碳包覆工艺，压实密度由2.3g/cm³逐步提升至2.6g/cm³，正向2.7~2.8g/cm³攻关，单体能量密度可达220~240Wh/kg；但适配固态结构后能量密度大幅缩水，直接削弱其在固态电池中的竞争力。
钴酸锂：液态体系通过表面改性、电解液优化，4.6V工况量产比容量超215mAh/g，千次循环容量保有95%，改性优化后实验室样品可达250mAh/g，超高容量钴酸锂量产仍在攻关。但应用于固态体系时，成本与安全性成为新的制约因素。
高镍三元：能量密度优于中镍三元与磷酸铁锂，但热稳定性差、循环衰减、高压界面产气等问题亟待破解。我们采用Ni-Te超结构改性方案，在费米能级构建局域氧2p轨道，稳定晶格氧、抑制高压晶格畸变。改性富镍材料放电比容量239mAh/g，4.6V上限电压下200次循环容量保持94.5%；匹配硅碳负极单体电芯能量密度404Wh/kg，300圈循环容量留存91.2%。
富锂锰基：是固态电池极具变革潜力的材料，比容量显著优于三元、磷酸铁锂，适配低空经济、人形机器人等高比能新兴场景，但能量效率、高温存储仍是产业化难点。经过多年技术攻关，材料循环衰减、电压跌落问题大幅改善；通过孪晶改性，4.6V、1C条件下比容量253mAh/g，200次循环容量85%，调整孪晶密度，甚至可以做到270mAh/g，动力性能基本能满足车用动力需求。依托过渡金属配体自旋调控、多阴离子协同氧化还原、VO₄四面体非晶相变等手段，从本源抑制氧氧耦合，彻底解决充放电电压衰减难题。
2、固态电池正极两大核心技术难题
固固界面失效难题
液态体系依靠电解液全浸润实现电极良好接触，固态转为固-固点接触模式，存在接触不良、界面副反应、体积形变引发界面剥离三大痛点。液态正极普遍趋向微米化以降低比表面积，固态思路截然相反，可采用纳米包覆改性、正极/固态电解质/导电剂三相一体化复合、新型低应变正极材料三条路径优化界面结构。
正极与电解质体系兼容性难题
不同固态电解质适配正极范围差异显著：
硫化物：电化学窗口窄，与高压高镍正极配伍存在安全隐患。高镍搭配硫化物时，针刺触发晶格氧与硫化物发生化学反应，生成SO₂、SiO₂等有害产物，存在热失控风险；
卤化物：匹配下一代高电压高能量密度正级，可以有不错的离子电导率、易加工，短板在于锂负极匹配性差、环境湿度敏感；
氧化物：化学稳定性优异，但质地偏硬、界面贴合难度大，正极共烧结工艺是量产瓶颈；
聚合物：文献数据显示电压窗口与电导率表现优良，但全电池大电流工况下易出现界面氧化问题。
高镍与富锂锰基的性能差异：高镍正极在高充电态（200mAh/g）：高价的Ni4+具有极强的电子亲和力。它会通过“电荷转移”效应，从与之键合的晶格氧（O2-）上“拉走”更多的电子。导致氧的2p轨道上的电子被部分掏空，形成一种不稳定的“空穴态”。此时，晶格氧就不再是惰性的骨架，而是变成了具有氧化活性的物种，影响材料稳定性。在相同的高充电态下，富锂锰基正极中的晶格氧以非晶态参与氧化，层间骨架氧稳定性更强，其根本原因在于两者发生了不同类型的氧氧化过程。通过验证表明，富锂锰基材料具有更好的热稳定性，并可通过穿刺实验。
二、产业篇：竞争格局与供应链变局
从2025年国内正极出货数据来看，中国在电池正极材料的主导地位在持续加强，磷酸铁锂凭借低成本、高安全持续占据主流市场。倘若未来固态电池在成本、安全上实现跨越式提升，磷酸铁锂的现有市场格局将迎来变化。长期来看，提升能量密度是行业不变趋势，新材料落地受制于安全、成本难题。目前产业链格局：传统正极材料加速研发，初创企业聚焦新材料创新；电池企业各自绑定正极-电解质技术路线构筑专利壁垒；整车企业通过自研、投资锁定下一代电池标准主动权。
行业发展存在的变与不变：“不变”的对资源的依赖：锂、钴、镍等关键矿产资源需求长期刚性，高能量路线仍难以摆脱稀缺资源约束；“变”的工艺与设备：适应固态电池高能量密度、高安全要求的新材料；干法电极、共烧结、冷烧结等，颠覆传统浆料涂布的新工艺；对匀浆、压延、烧结设备提出全新要求的新设备。促进电池全产业链的底层重构。
成本层面是固态落地关键：复杂包覆、繁琐制备会抬升正极造价，降本主要依靠规模化效应与材料体系的变革，如无钴、低镍、全锰基等低成本新体系开发。
三、未来篇：技术路线竞合与格局展望
2030年固态正极材料出现场景化分层：
高端乘用车：硫化物/卤化物搭配中镍三元，兼顾能量密度与安全性；聚合物搭配富锂体系，冲刺极限能量密度；
家用乘用车：磷酸铁+聚合物固态优先落地量产，主打低成本与高安全；
特种装备：硫化物搭配硫基正极，打造超高能量密度颠覆性方案；
产业过渡阶段：固液混合电池因正极与液态产线兼容性高，将率先实现大规模产业化落地。
未来产业竞争三大核心要素：材料、电芯、整车全链条垂直自研，打造闭环生态；标准化正极+电解质平台方案，赋能全产业链车企；专用正极材料配套特定电解质，形成差异化材料产品。
除此之外，专利布局、工程化落地能力、上下游协同配套，共同决定企业长期竞争力。
总结思考——机遇、挑战与战略建议
机遇：储能需求持续扩容打开新材料增量空间，磷酸锰铁锂近一年产能从万吨级增至三万吨；富锂锰基从零起步迎来产业化突破窗口期；固态电池推动正极材料赛道重构，配套产业政策为企业预留缓冲周期。
挑战：磷酸铁锂阶段性产能过剩、锂盐原料价格大幅波动、海外技术竞争加剧、行业快速迭代，是当前材料企业四大经营难点。
分阶段发展建议：短期：巩固现有优势，差异化突围。LFP企业应通过高压实密度、高能量密度等差异化产品提升附加值，摆脱低端价格战泥潭；三元企业应加速布局中镍高电压和高镍无钴化，抢占下一代产品先机。
中期：加速固态电池正极材料卡位。固态电池正极是下一个技术制高点，建议头部企业加大富锂锰基等材料的研发投入和产能储备，抢占产业导入期先发优势。
长期：构建全球化供应链韧性。面对地缘政治风险和技术封锁，企业应加速海外产能布局，通过技术授权、合资建厂等方式规避贸易壁垒，同时密切关注月出口管制政策的调整窗口，提前做好合规与战略准备。
全生命周期：关注回收与闭环。随着退役电池量快速增长，正极材料的直接再生技术正成为降本增效的重要方向，早期布局将构筑长期成本优势。
正极是固态电池产业化的“牛鼻子”，富锂材料有发展前途，其创新应用是系统工程，不仅仅是材料本身。技术多元，产业融合，没有单一赢家路线，任何一个单一路线都不一定正确。竞争已从实验室走向产业化前沿，窗口期正在收窄。未来格局将由“材料创新”和“工程制造”双轮驱动，中国产业需要双面发力。