在新能源汽车渗透率持续攀升、低空经济与智能机器人等新兴赛道加速崛起的背景下,高安全、高能量密度的固态电池已成为全球新能源产业竞争的制高点。2026年9月,工业和信息化部等七部门联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,明确提出到2030年全固态电池初步实现规模化应用,并将“加快突破全固态电池”列为产业链高质量发展重点攻关方向。而隔膜材料,正是决定固态电池能否从实验室走向大规模量产的关键一环。

图片

图.液态电池与固态电池区别

 

固态电池的界面难题亟待协同破解

 

当前商用液态锂离子电池能量密度已接近理论极限,用户对长续航电动车的需求却日益迫切。与此同时,新能源汽车火灾风险总体高于传统汽车,电池安全性问题不容忽视。固态电池以不可燃的固态电解质替换易燃液态电解质,被视为实现高安全与高能量密度双重保障的终极方案。低空飞行器、人形机器人等新兴应用场景对固态电池的需求持续释放,多重利好叠加下,固态电池产业化进程有望提前加速。

 

然而,固态电解质无流动性,离子传输受限,界面接触性差,成为制约其产业化落地的核心瓶颈。聚合物固态电解质虽柔韧性好、易制备,但常温下电导率较低;氧化物与硫化物路线则面临刚性界面接触差、加工成本高、需惰性气体保护等难题。

 

据行业调研,当前固态电池的短板不在上游材料供给,而是集中在固态电解质性能、固固界面适配、工程化量产三大核心难题。如何实现“宽电化学窗口、高离子传导”兼顾,是行业亟待攻克的共性难题。国家层面已将“加快固态动力电池技术研发及产业化”列为新能源汽车核心技术攻关方向,固态电池研发已上升到国家战略高度。

 

首创纳米纤维基固态电解质新路线

 

面对这一难题,武汉新能源研究院概念验证入库项目——武汉市源启膜创新材料有限公司(以下简称“源启膜创”)给出了全新答案。公司首创纳米纤维基聚合物固态电解质路线,以纳米纤维隔膜骨架确保固态电解质厚度可控,通过聚合之间形成酯化交联构建快离子通路,同时利用聚合物柔韧性结合高杨氏模量纤维提升机械强度,实现了高机械强度、高热稳定性、宽电化学窗口与高离子电导率的协同突破。

图片

在制备工艺上,团队自研化学酶催化技术,成功破解天然纤维纳米化难题,单批次可生产10公斤纤维浆料,实现纤维纳米化自分离。同时,通过液-液相转化诱导交联剂原位聚合新方法,在复合膜内部形成均匀孔隙结构,显著提升隔膜孔隙率与孔均匀性。纳米纤维隔膜梯度孔径分布新结构实现了多维高通量传质,有效解决了隔膜与界面之间的界面兼容难题。

图片

图.纤维蒸煮磨浆车间

 

在核心技术验证方面,团队完成了扎实的科学攻关。全固态锂金属软包电池循环400圈后,容量保持率高达93.4%,成功实现媲美液态电解质的锂离子高速传导。基于纳米纤维隔膜技术制备的超薄亲锂中间层碳膜,助力锂金属电池实现440Wh/kg的能量密度稳定循环,为新能源汽车超1000公里续航及低空飞行器超长续航提供了可行的材料方案。

图片

 

关键性能指标已达到国际领先水平

 

经国家纸制品质量检验检测中心等权威机构检测,源启膜创纳米纤维隔膜产品在厚度仅7-15μm的条件下,250℃烘烤1小时收缩率小于1%,离子电导率达到2.5mS/cm,电化学窗口高达4.95V,各项性能指标均优于国外同类对标产品。产品在200℃/24小时烘烤条件下收缩率小于1%,拉伸强度超300N/m,断裂强度提升20%,断裂韧性提升42%。

图片

凭借突出的技术创新性,项目已获两位院士领衔的专家组评定为“总体技术指标处于同类产品的国际先进水平,隔膜强度达到国际领先水平”,科技查新报告确认国内外所检文献未见内容相同报道。

 

全博研发与知识产权体系建设完备

 

源启膜创由楚天学者领衔的全博士研发团队组成,依托江汉大学国家重点实验室与湖北省工程研究中心等平台,拥有2000平方米实验研发空间及软包电池制备生产线、恒温高温电池测试系统等先进设备,实验研发环境充分保障。

 

公司已完成知识产权规划与布局,授权使用专利30余项,其中核心专利19项,发表高水平SCI论文10余篇,制定行业标准1项、团体标准2项,为充分参与市场竞争提供了法律保护。公司此前已斩获“创青春”全国大赛铜奖、中国国际大学生创新大赛国家级银奖等多项荣誉。

图片

源启膜创的纳米纤维复合隔膜产品可广泛应用于超级电容器、高功率电池,面向新能源汽车、低空经济、智能机器人、高端储能等万亿级市场。全球固态电池专用隔膜市场需求规模预计2026年达到12.8万吨,较2025年实现翻倍增长。

 

在产业化推进方面,公司已完成复合固态电解质膜的小试阶段,即将进行国内首条基于纳米纤维隔膜的复合固态电解质产业化验证,预计产线规模年产150万平方米。产品原料100%由国内厂商直供,售价可较美日产品降低约30%,有望打破高端特种膜材长期依赖进口的局面。

图片

武汉新能源研究院成立于2016年7月,由武汉市人民政府与华中科技大学联合共建,是集技术研发、成果转化、创业服务功能于一体的高能级创新平台。能源院依托华中科技大学顶尖学科优势、武汉市政策与市场资源,以及新能源地标建筑“马蹄莲”大楼的辐射效应,深度整合全球新能源领域的人才、技术与资本,聚焦新型储能、电力系统、智慧能源、能源电子四大产业方向。截至目前,已累计孵化培育科技企业百余家,推动多项技术成果产业化,成为引领区域新能源产业集群高质量发展的核心引擎。

来源:武汉新能源研究院
破解固态电池"隔膜之困":国产纳米纤维复合膜蹚出产业化新路线
图片
 
新能源汽车的快速发展带动了动力电池的高速增长。动力电池生产流程一般可以分为前段、中段和后段三个部分。其中,前段工序包括配料、搅拌、涂布、辊压、分切等,中段工序包括卷绕/叠片、封装、烘干、注液、封口、清洗等,后段主要为化成、分容、PACK等。材料方面主要有正负极材料,隔膜,电解液,集流体,电池包相关的结构胶,缓存,阻燃,隔热,外壳结构材料等材料。 为了更好促进行业人士交流,艾邦搭建有锂电池产业链上下游交流平台,覆盖全产业链,从主机厂,到电池包厂商,正负极材料,隔膜,铝塑膜等企业以及各个工艺过程中的设备厂商,欢迎申请加入。

长按识别二维码关注公众号,点击下方菜单栏左侧“微信群”,申请加入群聊

作者 zf