[汽車之家 新能源]  新年伊始,，多家車企紛紛推出續(xù)航1000公里的電池，隨后卻被中科院院士炮轟“夸大營銷”,。事實(shí)上,，目前業(yè)內(nèi)主流觀點(diǎn)認(rèn)為，鋰離子電池已經(jīng)到達(dá)極限,，固態(tài)電池才是未來電池技術(shù)的發(fā)展方向,。那么，固態(tài)電池究竟是什么,？電池的安全問題解決了嗎,？用戶是否還要為里程而焦慮？何時(shí)才能量產(chǎn)等等,？本篇文章將為你一一解答,。

快速了解全文：

　　★ 固態(tài)電池最大的優(yōu)點(diǎn)是安全性高、能量密度大,；缺點(diǎn)則是成本較高,、難以快充；

　　★ 固態(tài)電池大規(guī)模商用預(yù)計(jì)會(huì)在2025-2030年以后,；

　　★ 目前三元鋰電池的能量密度已接近極限,，全固態(tài)鋰電池有望成為下一代主流產(chǎn)品；

　　★ 豐田在固態(tài)電池領(lǐng)域積淀深厚,，近年來中國的企業(yè)也在奮力直追,。

　　★ 蔚來推出的“固態(tài)電池”為半固態(tài)鋰離子電池，與全固態(tài)鋰電池有本質(zhì)上的區(qū)別,。

1,、 什么是固態(tài)電池？

　　事實(shí)上,，固態(tài)電池和傳統(tǒng)鋰電池（三元鋰,、磷酸鐵鋰電池等）的工作原理是相同的，都是靠著鋰離子在電池的正負(fù)兩極之間反復(fù)轉(zhuǎn)移,，從而實(shí)現(xiàn)充放電功能,。業(yè)內(nèi)也形象的將其稱為“搖椅式電池”,，鋰離子就像運(yùn)動(dòng)員一樣，在搖椅的兩端來回奔跑,。而兩者不同的是,，固態(tài)電池的電解質(zhì)是固態(tài)，而傳統(tǒng)鋰電池的電解質(zhì)是液態(tài),。

　　大家都知道,，傳統(tǒng)（液態(tài)）鋰離子電池由正極（三元材料或磷酸鐵鋰）、負(fù)極（石墨或硅碳）,、電解液（碳酸酯類和六氟磷酸鋰）,、隔膜（多孔聚烯烴）組成。在工作時(shí),，除了需要液態(tài)電解質(zhì)來傳導(dǎo)鋰離子,，還需要隔膜來隔絕正、負(fù)電極,，從而避免系統(tǒng)短路,。

　　而固態(tài)鋰電池則是采用固態(tài)電解質(zhì)來代替電解液和隔膜，在結(jié)構(gòu)上更簡單且具有較好的絕緣性,，能夠有效避免因正,、負(fù)極接觸而發(fā)生短路現(xiàn)象。當(dāng)然,，固態(tài)電池并非只是更換電解質(zhì)那么簡單,，其正、負(fù)極材料也會(huì)根據(jù)化學(xué)特性進(jìn)行重新匹配,，從而達(dá)到更高的綜合性能表現(xiàn),。

　　需要注意的是，根據(jù)液態(tài)電解質(zhì)質(zhì)量百分比含量,，固態(tài)電池還分為了“半固態(tài)”,、“準(zhǔn)固態(tài)”、“全固態(tài)”三大類,�,？梢钥闯觯�“固態(tài)電池”和“全固態(tài)電池”之間是包含關(guān)系,，就好比“鋰電池”和“鋰離子電池”一樣,。

　　再往下細(xì)分，全固態(tài)電池又分為了“全固態(tài)鋰一次電池”和“全固態(tài)鋰二次電池”,，其中前者已經(jīng)投入商用（不可循環(huán)使用）,；而后者則是目前行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)研究的對(duì)象。其中,，全固態(tài)鋰二次電池根據(jù)正負(fù)極材料的不同,，又分為了全固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)鋰金屬電池�,？偟膩碚f,，固態(tài)電池是一個(gè)較大的門類，并不能一概而論,。（注：目前大家普遍認(rèn)為固態(tài)電池就是全固態(tài)鋰電池,，這是錯(cuò)誤的）

2、固態(tài)電池有哪些優(yōu)點(diǎn),？

　　在了解固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)前,，先讓我們回顧下當(dāng)下鋰離子電池的“痛點(diǎn)”，相信大家脫口而出肯定是“里程焦慮”和“不安全”,。事實(shí)上,，傳統(tǒng)（液態(tài)）鋰離子電池的能量密度和熱失控一直是其發(fā)展道路上的“攔路虎”，而固態(tài)電池則在這兩方面都有了質(zhì)的提升,。

　　● 安全性較高：液態(tài)電解質(zhì)中含有易燃的有機(jī)溶劑,，系統(tǒng)內(nèi)部短路時(shí)容易造成安全隱患。而固態(tài)電解質(zhì)具有不可燃,、無腐蝕,、不揮發(fā)、不存在漏液等特性,，還擁有不錯(cuò)的絕緣性,，并且在高溫下不發(fā)生副反應(yīng)，因此安全性相比傳統(tǒng)（液態(tài)）鋰電池有了質(zhì)的提升,。

　　● 能量密度高：由于固態(tài)電池沒有隔膜和電解液,，節(jié)約了近40%的體積和25%的質(zhì)量，從而可以提升電池組的能量密度,。此外,，再配合新的正、負(fù)極材料,，比如鋰金屬做負(fù)極,，理論上電池的比能量可以輕松突破350Wh/kg的天花板，甚至有望達(dá)到500Wh/kg,。

　　● 循環(huán)壽命更長：液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中,，會(huì)出現(xiàn)界面膜和鋰枝晶刺穿隔膜等現(xiàn)象，固態(tài)電解質(zhì)則可以有效避免上述問題,，從而大幅度提升電池的循環(huán)次數(shù)和使用壽命（在理想狀態(tài)下,，循環(huán)次數(shù)能夠達(dá)到4.5萬次）。

　　● 適用范圍更廣泛：由于采用固態(tài)電解質(zhì)，電池的形態(tài)將不再受到嚴(yán)格限制,；并且工作溫度范圍更廣（-25℃-60℃）,，因此可以適用于更多場景。此外,，固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)窗口更寬（5V以上）,，可以適用于高電壓型電極材料，有利于進(jìn)一步提升能量密度,。

3,、固態(tài)電池有哪些不足？

　　● 電導(dǎo)率較低,，難以進(jìn)行快充：由于固態(tài)電解質(zhì)與正,、負(fù)極材料之間是固-固接觸的狀態(tài)（液態(tài)電解質(zhì)為液-固接觸），電極與電解質(zhì)之間的有效接觸面積較小,，導(dǎo)致鋰離子的傳輸效率大大降低,，因此電導(dǎo)率要比液態(tài)電解質(zhì)低10倍以上。較低的電導(dǎo)率也使得固態(tài)電池很難進(jìn)行快充,，并且當(dāng)車輛需要大功率放電時(shí),，還可能會(huì)出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象。

　　● 成本相對(duì)較高：成本是固態(tài)電池技術(shù)目前商業(yè)化最大的挑戰(zhàn),，主要是因?yàn)楣虘B(tài)電池制備工藝尚處于研發(fā)階段,，產(chǎn)業(yè)化還不完善，因此導(dǎo)致成本較高,。整體來看,，固態(tài)電池技術(shù)仍處在成熟技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化過渡階段，還需物料價(jià)格下降,、工藝改進(jìn)以及更加穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系,。

★ 本章小結(jié)：

　　可以看出，固態(tài)電池的優(yōu)缺點(diǎn)非常鮮明,，其具備更好的安全性,、更高的能量密度以及柔性，這都是傳統(tǒng)（液態(tài)）鋰電池難以突破的瓶頸,；固態(tài)電池的缺點(diǎn)同樣非常致命,，其電導(dǎo)率較低而導(dǎo)致難以快充，并且成本較高短期很難進(jìn)行商業(yè)化,�,？偟膩碚f，從短期來看,，固態(tài)電池和傳統(tǒng)鋰離子電池各有利弊,，可能會(huì)并行發(fā)展,；不過從長期來看，一旦快充和成本問題得到解決,，固態(tài)電池將具有傳統(tǒng)鋰離子電池?zé)o可比擬的優(yōu)勢,。