香港新闻网10月24日电(记者 钱林霞)在以“APEC格局全球协作 数智领航未来能源”为主题的2026第六届先进电池产业集群论坛上,世界低碳城市联盟首任主席、清华大学深圳国际研究生院原院长康飞宇教授刚刚结束一场关于固态电池的学术报告。香港中通社、香港新闻网记者独家专访了他:过去三十余年,他的名字与中国天然石墨深加工技术紧密相连;如今,他的目光投向了固态电池的塑性介面构筑、水系锌离子电池的产业化,以及那个困扰整个行业的成本难题。从天然石墨到固态电池,这位科学家走过的路,恰是中国电池材料从跟跑到并跑、再到寻求领跑的一个缩影。
从“卖原料”到“做负极”:天然石墨的产业化突围
时间倒回上世纪八十年代末。那时的康飞宇还在清华大学材料系,课题组开始聚焦天然石墨的深加工技术。中国天然石墨储量丰富,占全球大约一半多,但长期停留在原材料出口或低端耐火材料应用层面。如何让这种“黑金子”产生更高的附加值,是摆在研究者面前最朴素的问题。
“我早年从事天然石墨研究,这是中国的一种优势资源。”康飞宇在采访中反覆提及这一起点。九十年代初,锂离子电池商业化大幕拉开,日本企业率先用人造石墨做负极。康飞宇团队则把目光锁定在天然石墨上:如果能把天然石墨成功应用于负极,成本将大幅降低。
这条路并不轻松。天然石墨的层间结构需要精确调控,循环性能差、快充能力不足是拦路虎。团队陆续发明了双氧水-硫酸共插层技术、微膨化改性、球形化和包覆等技术,逐步解决了天然石墨应用于锂离子电池的微观结构调控和易解理难题。由他们的技术孵化出的翔丰华公司于2020年在深交所创业板上市,成为天然石墨负极产业化的重要注脚。
“我拥有200多项授权专利,至今完全实现技术转移的只有50多项。”康飞宇语气平实,“但是整个中国的专利转化率平均约4%,我的转化率还算高的。”在他看来,专利数字本身不是勋章,真正重要的是它们有没有变成产线上跑起来的产品。
水系与固态:两条腿走路的“安全”逻辑
天然石墨负极的产业化解决之后,康飞宇的团队没有停在原地。来到深圳后,完善的电池供应链和产业链让他们如鱼得水。团队最初选择研发“本征安全型电池”——不是通过滥用管理来保障安全,而是从材料本身杜绝火灾爆炸等风险。水系电解液代替有机电解液,是这一思路的典型产物。
“水系电池成本低,二氧化锰和锌都资源丰富,成本低,电解液也便宜。安全性高,不会引发火灾。”康飞宇并不讳言它的短板:能量密度低,达不到100 Wh/kg。但长时储能场景对体积能量密度不敏感,对成本和安全性极其敏感,水系电池恰好切中这一需求。当前国家推动的风能和太阳能规模化存储,正需要这样价格低廉、安全性好的方案。
固态电池则是另一个故事。能量密度可达300-400Wh/kg,面向的是电动车、飞行器乃至具身机械人等。“液态电池、水系电池、固态电池,三条线并行。”康飞宇的表述清晰:储能要便宜安全,动力要能量密度高,两者不能混为一谈。这种分层思维贯穿了他对材料技术演进的判断——新材料是否构成“代际突破”,取决于它是否解决了前一代方案在特定场景下的根本矛盾,而非单纯追求某个性能指标的刷新。
塑性SEI:一次介面设计的理念翻转
固态电池被公认为下一代动力电池方向,但介面问题始终是拦路虎。传统思路追求固态电解质介面膜的“高模量”——越硬越好,彷佛一层坚不可摧的盔甲。然而康飞宇和合作者发现了一个反直觉的事实:太硬的东西,反而容易碎。
“一般无机材料没有塑性,在大电流下充几次便裂开。”康飞宇解释。脆性断裂一旦发生,锂离子传输受阻,枝晶生长加剧,电池寿命急剧衰减。2025年10月,康飞宇、贺艳兵团队联合天津大学杨全红团队在《自然》杂志发表成果,提出了一条截然不同的路径:给固态电池的介面穿上一件“塑性铠甲”。他们利用人工智能加速筛选,发现硫化银、氟化银等材料兼具良好的塑性变形能力和低锂离子扩散能垒,通过原位置换反应将脆性组分转化为塑性组分,构建出“外柔内刚”的梯度结构。数据是硬邦邦的:室温下,锂金属对称电池在15 mA cm⁻²电流密度下稳定循环超过4500小时;即便在-30℃的低温环境中,仍能稳定循环7000小时以上。
“当负极膨胀时,它也随之膨胀,收缩时也随之收缩。因此在大电流充放电时,寿命才够长。”康飞宇把这项技术的逻辑讲得很朴素。塑性,这个在传统无机材料设计中几乎被忽略的力学特征,被他推到了筛选指标的核心位置。他同时指出,固态电池材料的卡点不止一个:降低膜与固态材料的接触阻抗、实现塑性化本身,都是难点。“这是此问题的难点,但不会需要很长时间。”
三到五年,成本这道坎能不能迈过去?
谈到固态电池的商业化时间表,康飞宇没有给出激进的承诺。当前全固态电池的价格大约是传统液态电池的数倍甚至十倍以上,这个数字让普通消费者望而却步。“如果想要全面商业化,让多数使用者都有能力购买和使用,就需要降低成本。”
他的判断是3-5年的时间。依据来自两个层面:材料端,用低成本原料达到技术标准是可行的;产业链端,参与的企业多了,供应链建立起来,成本自然会往下走。他用钠电做类比:宁德时代等企业入局后,钠电的供应链迅速完善,成本随之下降。
“现在你少用一些,人家不可能便宜卖给你。”但他对“装车”和“商业化”做了严格区分。业内有人提出2027年装车,他的回应是:“装车可以,但这不意味著商业化。还需要考虑当地环境、极寒条件下的低温性能。”他坦言,固态电池在-30℃下的大电流放电仍需进一步突破,1C、2C的倍率性能不是实验室数据漂亮就够的。
采访临近结束,话题回到那层“塑性SEI”。三十多年前,天然石墨从没人看得上的“低级原料”变成锂电负极的主力军;十几年前,水系锌离子电池从一篇论文走向储能样机;如今,塑性介面从《自然》的纸面走向产业化尝试。每一次跨越,背后是同一条逻辑:从中国的资源禀赋和产业需求出发,把实验室里想明白的事,变成产线上跑得通的东西。
对于将来开电动车的人,康飞宇描绘的图景很具体:续航轻松过1000公里,不必担心爆炸或起火,极寒天气下也安全。但他没有把话说满,因为科学家知道,从“可以做到”到“人人都买得起”,中间还隔著一条叫做成本的河。三到五年,是他给出的时间,也是他正在用塑性、用水系、用天然石墨的积累,一步一步去填的河。(完)






