固态电池“最后一公里”的温差，集流体创新步调不一？

产业界对硫化物全固态电池的参与热情高涨，称其已进入商业化的“最后一公里”。

然而，现实似乎更为复杂。一项即将成熟的电池技术，其上下游关键材料理应出现更明确的突破与工程化信号，但为何在新一代集流体领域，我们看到的却是路径分化、充满不确定性的景象？

理论与现实之间的“温差”，或许揭示了集流体这一看似传统的领域，正在上演一场深刻的技术变革。

也正是在这种背景下，集流体的创新关键词，才从传统的“轻薄、高强、延展”，全面转向了更为复杂的“3D/多孔、耐高温、耐腐蚀、去金属化”。

应对腐蚀与膨胀，传统金属箔迎升级

硫化物固态电解质对铜的化学侵蚀，以及硅基、锂金属负极在充放电过程中的剧烈体积膨胀，构成了全固态电池技术突破的众多瓶颈之二。

在现有成熟工艺基础上进行表面改性，成为业界响应最快的解决方案。

近期，诺德股份宣布于2025年推出其全球首款耐高温双面镀镍铜箔，引发市场高度关注。据其产品信息，这层厚度在0.5-0.9μm范围内的镀镍层，微观形貌致密、平整、无孔洞。

镀镍层能够有效抵御硫化物腐蚀，其致密的物理特性更有助于解决因固态电解质与集流体热膨胀系数不同而导致的界面分离问题。

同时，它使得铜箔在150℃高温下抗氧化能力超过30小时，在200℃极限下仍能坚持24小时以上。

这标志着集流体头部企业在固态电池领域布局的深化。诺德股份自2018年起便研发多孔铜箔，并在近年接连推出耐高温、耐腐蚀产品的专用铜箔，显示出其为固态电池多种技术路线提供材料支撑的系统性布局。

这背后其实还有一层现实的考量，据了解，为应对硫化物腐蚀，直接使用不锈钢或镍作为金属箔成本过高。因此，在现有铜箔上进行双面镀镍，被视为一项兼具性能与成本竞争力的解决方案。

尽管如此，新增的电镀工艺不仅拉长了制造流程、增加了成本，也可能引入涂层与基材结合力等新的潜在风险。

在对传统金属集流体进行升级的同时，另一条技术路线——复合集流体，也因其在高安全和轻量化上的独特优势，开始与固态电池技术路径产生交集。

洁美电子旗下子公司柔震科技近日公告，已与一家固态电池生产企业签署《战略合作框架协议》。双方将就“高安全轻量化复合集流体”进行共同设计开发，并由柔震科技根据对方需求进行生产供货。

与此同时，英联股份也表示，将依托其在蒸镀工艺上的技术储备优势，开发应用于固态电池的“锂金属/复合集流体负极一体化材料”。此举旨在将负极与集流体合二为一，进一步提升电池的能量密度与集成度。

这两则动态表明，复合集流体正作为一种相对成熟的创新平台，积极寻求与下一代电池技术的结合点。

走向3D结构 寻求更优解

更为深刻的变革发生在集流体的三维结构上。斯坦福大学崔屹教授团队2024年发布于《自然·能源》的论文提出，多孔集流体是复合集流体的下一代发展方向。

目前，这一探索正分化为两条清晰的路径。

第一条路径，是以泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝等为原料的3D金属网集流体。

这条路径旨在通过构建三维金属骨架，为锂金属、硅基等高膨胀负极提供缓冲空间，并因其巨大的比表面积来降低局部电流密度，从而抑制锂枝晶生长。

国内产业进展迅速，德福科技已研发出多孔铜箔、雾化铜箔、芯箔（也就是复合集流体）等多款解决方案，部分产品已实现批量出货。

据其介绍，多孔铜箔的制备工艺多样，包括激光打孔、化学刻蚀、发泡成型等，而其研发项目则拟通过创新的“印刷模板法电解”来获得孔隙形态可控的铜箔。

产业资本的嗅觉同样敏锐。三孚新科已联合东峰集团，共同投资主营泡沫铜（也就是“3D铜箔”）的菲奥新材料。

三孚新科曾指出，泡沫铜制造的核心在于电镀工艺，其可以为菲奥提供从电镀设备到专用化学品的整体解决方案，并在后续泡沫铜工艺提升、设备升级中深度赋能。这标志着产业链上下游正通过资本与技术捆绑，加速3D集流体的产业化进程。

然而，简单的多孔结构仍面临挑战。研究发现，均质多孔集流体无法有效引导锂金属向底部沉积，易导致“顶部生长”现象。

因此，设计具有“亲锂梯度”的3D结构，正成为新的研发热点，以期从根本上提升电池安全与循环寿命。

第二条路径，则是更为前沿的多孔碳基集流体，追求“去金属化”。

这条路径以石墨烯、碳纳米管等为原料，旨在通过完全摒弃金属，兼得高抗腐蚀性与极致的低质量密度。

美国橡树岭国家实验室（ORNL）已推出一种碳纤维-碳纳米管-聚合物一体化集流体。

该方案中，碳纤维提供力学框架，碳纳米管构建三维导电网络，聚合物负责粘结。其单位面积质量仅约1.5 mg/cm²，远低于传统铜箔的8.7 mg/cm²，能显著提升电池比能量，并从根本上避免了金属腐蚀。

清华大学的研究也指出，在硅基负极时代，碳纳米管集流体应具备导电、增强、粘合等多重功能。该研究还并构想了“一体化干法多级电极”的未来形态：将碳纳米管网络与硅材料原位结合，再复合碳基集流体。

但新材料也伴随新挑战，如碳基集流体的极耳焊接工艺便是其规模化应用前必须攻克的难题。

工艺协同之困：干法电极呼唤集流体创新

当固态电池迈向产业化时，干法电极工艺因其无溶剂、高效率、高能量密度的潜力，被业界寄予厚望，也对传统集流体提出了一个挑战，而目前，来自材料端的回应似乎有所滞后。

在干法工艺中，电极是由预先制备的活性物质“干法膜片”与集流体通过热压复合而成。这里的核心瓶颈在于二者的界面结合。

由于仅仅依赖干膜表面微量的粘结剂来实现粘合，会导致膜片与集流体之间的结合强度低、界面电阻过高。

这不仅会造成电池内阻过大，影响性能发挥，更严重的是，在后续高低温循环测试中，存在膜片从集流体上整体剥离（脱落）的风险。

这就意味着，用于干法工艺的集流体，其表面不能再是简单的金属箔，而必须具备能与干粉膜片牢固结合的特性。

然而，现状是，针对这一需求的集流体产品创新并未大规模涌现。相反地，设备企业率先从工艺角度提出了解决方案。

例如，近期备受关注的设备企业信宇人，其“干粉直涂热复合技术”就是观察窗口之一。

该技术改变了“先制膜、后复合”的两步流程，而是通过特制模头，将干粉混合物直接均匀地撒在预涂了导电胶水的集流体上，再通过加热辊压一次成型。

从原理上看，这种工艺改进降低了对活性物质颗粒间粘接强度的依赖，能更好地维持电极孔隙率，尤其适合制造有利于快充的高容量厚电极。

但这恰恰凸显了一个事实：解决方案的核心环节之一，是一片“预涂了导电胶水的集流体”，均匀性、一致性的保障却更难了。

国内有研究明确指出，目前对于“干法膜片”本身的研究较多，但对于“干法极片”（即膜片+集流体的最终成品）的研究却相对较少。这也正反映出新兴产业链在成型过程中，上下游环节协同不畅的现实——

工艺的进步正在高呼设备，材料的共同革新，但专属的、能深入解决干法粘合问题的集流体材料创新，或仍是业界亟待填补的空白。

直面多重挑战，期待真实破局

至此，我们看到了集流体面临的挑战是多维度的：既有来自电池化学体系的材料性能竞赛（应对腐蚀与膨胀），也有来自先进制造的工艺适配难题（兼容干法电极）。

将这些并存的挑战与多元的解决方案综合来看，我们才能更清晰地回答文章开篇提出的问题：

所谓固态电池“最后一公里”的温差，正是源于其突破并非单一技术的线性进步，而是整个产业链生态在多个战场上的协同作战，而集流体恰是这一复杂战局的缩影。

在材料战场上，从镀层“铠甲”，到复合“三明治”，再到3D“骨架”与去金属化，路径繁多但尚未出现兼顾性能、成本与可靠性的绝对王者。

在工艺战场上，干法制造的引入，又暴露出材料端与设备端的创新并不同步。

这种多维度的不确定性，共同导致了产业发展呈现出明显的割裂感。正如复合集流体在前几年就已推出，但至今在下游的规模化应用进度依然缓慢一样，产业各环节之间的“黑箱效应”依然存在。

所谓“不可能三角”，最终还是要追求在某个时期先就其中之一达成妥协。

在下游电池企业能对这些跨越材料与工艺的新型集流体进行充分验证、并最终做出选择之前，这场围绕着集流体的创新竞赛，恐怕还将持续。