全固态电池（ASSBs）一直被看作是下一代储能技术的 “终极形态”—— 更高的能量密度、更强的安全性，能完美解决传统锂离子电池的诸多痛点。但多年来，从实验室到量产的 “死亡谷” 始终难以跨越：要么制造过程依赖有毒溶剂，要么薄电解质层一碰就裂，要么得靠高压才能稳定运行……
直到近日，《Nature Communications》发表的一项研究，用一种 “共轧干法工艺” 一次性破解了这些难题，甚至做出了栈级比能量 310Wh・kg⁻¹ 的 pouch 电池！
*本文只做阅读笔记分享*
一、全固态电池量产卡在哪？
要理解这项新工艺的价值，得先明白传统制造路径有多 “拧巴”。不管是湿法还是现有干法，都绕不开三个核心瓶颈：
1. 湿法工艺：环保与性能不可兼得
现在主流的锂离子电池用的是湿法浆料工艺，但这套逻辑套在全固态电池上完全行不通：
得用 NMP 这类有毒溶剂，不仅有安全风险，还得花大价钱搞干燥回收，能耗极高；
更麻烦的是，部分溶剂会和硫化物等固态电解质（SSE）发生反应，直接破坏材料结构，导致电池性能打折。
2. 现有干法：薄电解质层是个 “玻璃心”
为了避开溶剂问题，行业开始探索干法，但新麻烦又出现了：
要提高能量密度，电解质层得做薄，可薄到一定程度（比如 50μm），机械强度就跟不上了，切割、转移时一碰就裂；
为了增强强度，就得加更多粘结剂，可粘结剂多了又会阻碍锂离子传导；
最关键的是，没人能拿出一套既能做薄电解质，又能连续量产的方案。
3. 运行压力：实验室的 “高压” 用不了
全固态电池还有个隐形门槛：活性材料充放电时会膨胀收缩，很容易在电解质和电极之间形成空隙，导致接触失效。
实验室里通常要加 50MPa 以上的高压（相当于 500 个大气压）来 “压着” 它们接触；
可实际应用中，电池组根本不可能承受这么大的压力，这就成了从实验室到产品的 “死结”。
二、共轧干法工艺：一次解决所有 “老大难”
这项研究最妙的地方，就是跳出了 “单独处理电解质层” 的传统思路，转而把电解质和正极 “绑在一起” 加工。具体怎么做？核心就是一张图。
1. 传统干法 vs 共轧干法：差在 “同步” 二字
传统干法是先把厚电解质层一步步擀薄，越薄越容易裂；而共轧干法是把厚电解质原料和正极原料叠在一起，同步辊压。
就像擀饺子皮时，如果你把面团单独擀薄，很容易破；但如果夹着馅料一起擀，反而更不容易裂 —— 共轧工艺的逻辑就是这样。
结果也很直观：一次性做出了 50μm 厚的均匀电解质层，还有活性物质占比 80wt%、载量 5mAh・cm⁻² 的正极层（载量越高，单次充电续航越久）。
2. 最关键的突破：造出 “撕不烂” 的界面
传统工艺里，电解质和正极是事后 “贴” 在一起的，界面很容易分开；但共轧时，两者在辊压作用下形成了 “你中有我，我中有你” 的融合界面。
团队做了个剥离测试：传统独立膜第一次撕就完全分开了，共轧膜撕了 10 次，电解质和正极还粘在一起；
微观上看，粘结剂和 VGCF（气相生长碳纤维）形成了一张纤维网，把电解质和正极牢牢 “织” 在了一起。
这个坚固的界面直接解决了 “高压依赖” 问题：在只有 2MPa 的低压下（相当于 20 个大气压，接近实际应用场景），电池循环 500 次后，容量保持率还能超过 80%；而传统工艺在同样压力下，容量早就掉得不成样子了。
3. 还有两个隐藏优势：环保 + 可量产
全程不用任何溶剂，完美避开了湿法的环保问题；
粘结剂用量不到 0.1wt%，比现有干法少得多，不会影响离子传导；
兼容卷对卷制造，实验室里已经实现了 4 米 / 分钟的线速度 —— 这意味着只要放大设备，就能批量生产。
三、真能落地吗？pouch 电池实测数据说话
实验室数据再好，不如做个实际电池看看。团队用这种工艺组装了一款硅基全固态 pouch 电池（就是我们平时手机、充电宝里那种软包电池），性能相当能打：
1. 能量密度够高
栈级比能量达到 310Wh・kg⁻¹，能量密度 805Wh・L⁻¹。什么概念？目前主流锂离子电池的比能量大概在 250-300Wh・kg⁻¹，这款全固态电池已经追上甚至超过了，而且安全性更高。
2. 低压下性能稳定
在 30℃、5MPa 的条件下，循环 30 次后，放电容量还是比传统工艺的电池高一大截。
更关键的是，它在低压下的容量损失只有 8.5%，而传统工艺要损失 13.2%—— 这意味着它不用靠高压 “续命”，实际应用时更灵活。
3. 离子传导和绝缘性平衡得好
电解质层的离子电导率达到 1.04mS・cm⁻¹，能满足快充需求；同时电子电导率极低（1.4×10⁻⁷mS・cm⁻¹），不会出现自放电问题。
四、想量产？这三个参数是关键
研究团队还特别贴心地分享了 “量产秘籍”，通过实验确定了三个最关键的工艺参数，直接给行业提供了参考：
1. 正极材料选 “小单晶”
对比了两种正极材料：5-15μm 的多晶 NCM811 和 3-5μm 的单晶 NCM82。结果发现，小单晶的颗粒堆积更致密，辊压后不会开裂，而且放电容量更高、电阻更低。
2. 共轧温度要 120℃
温度太低（比如 30℃），粘结剂太硬，电解质和正极层会不均匀；120℃时，粘结剂模量降低 67%，延展性变好，两层能擀得更均匀。
3. 每步减薄 20μm
如果一次减太薄（比如 100μm），正极材料会渗透到电解质层里，导致短路；每步减 20μm，就能保证两层界限清晰，没有渗透。
五、最后说两句：这项技术的意义在哪？
全固态电池的难点，从来不是做出一个性能好的小电芯，而是怎么用可持续、可量产的方式，做出能实际用的产品。
这项共轧干法工艺，既解决了环保问题（无溶剂），又突破了机械强度瓶颈（共轧避免开裂），还破解了高压依赖（坚固界面），甚至连量产的线速度都验证了 —— 相当于把全固态电池量产路上的几个 “大坑” 都填了。
当然，研究团队也提到，目前还有些小问题要解决，比如 PTFE 粘结剂在长期循环中可能会被还原，需要找更稳定的粘结剂；硅负极的界面稳定性也得再优化。但总的来说，这已经是一次非常接近量产的突破了。
或许用不了多久，我们就能用上基于这种工艺的全固态电池 —— 续航更长、更安全、充电更快的电动车和电子产品，可能真的不远了。
参考文献：
Lee, D.J., et al. Robust interface and reduced operation pressure enabled by co-rolling dry-process for stable all-solid-state batteries. Nat Commun 16, 4200 (2025).