固態電池知多少？會成為下一個風口嗎？

隨著全球新能源汽車的高速發展，動力電池的需求量也越來越大。目前，主流動力電池有兩大類，分別為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。理論上，三元鋰電池能量密度的比磷酸鐵鋰電池要大，而磷酸鐵鋰電池的安全性要好一些。我們知道，現階段電動汽車發展最大矛盾是續航，而解決這個問題是不斷提高動力電池的能量密度。業內人士表示，目前主流動力電池的單體能量密度已經接近極限，很難有更大的突破，需尋找其他方式來擴大動力電池的能量密度。

在11月20日召開的2021世界製造業大會新能源汽車產業發展論壇上，國軒高科董事長李縝透露該公司為國內高階純電動汽車配套的半固態電池實現了續航里程超1000km。

既然半固態電池能夠突破1000km的續航大關，那要是實現了固態電池，一定程度上就解決了電動汽車的續航問題。然而，理想很豐滿，現實很骨感，固態電池並不那麼容易被研究出來。本期我們就來聊一聊固態電池。

一、何為固態電池？

固態電池從字面上可以這樣理解，指將液態的電解液變為固態電解質的電池，固態電池通常情況下指的是固態鋰電池。從具體來看，傳統的液態鋰電池是由正極材料、負極材料、電解液和隔膜組成。而固態鋰電池較液態鋰電池而言，結構中不含液體，由正極材料、負極材料和電解質組成，所有材料均以固態形式存在的儲能器件。

二、固態電池的優勢

1。能量密度高

目前量產的電動汽車大部分使用的都是三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池，而這些電池屬於液態電解質鋰電池。液態電解質電池有很多優點，如導電效果好。但隨著電動汽車對續航里程的要求越來越高，液態電解質電池的弊端也開始暴露出來。液態電解質電池的能量密度小，通常情況下，能量密度約在100-150Wh/kg左右。與液態電池不同的是，固態電池的能量密度可以說是它的幾倍，能量密度高，最高能量密度在400-900Wh/Kg之間。同等體積下的固態鋰電池，續航里程較液態鋰電池會增加一倍以上。

2。體積小

傳統的鋰離子電池中，需要隔膜和電解液，加起來佔據了電池中40%的體積，而固態電池則是用固態電解質取代它們。由於固態電解質不具備流動性，正負極之間的距離可以縮到更短，

更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，電池的厚度大大降低，節約了大量空間。值得注意的是，由於固態電池的能量密度高，所以同樣的電量，固態電池體積將變得更小。不僅如此，固態電池由於沒有電解液，封存將變得更加容易，在汽車等裝置上使用，無需再額外新增冷卻管、電子控制元件等，節約成本的同時還減輕了重量。

3。安全性大

傳統的鋰電池在大電流下工作可能會出現鋰枝晶，從而刺破隔膜造成短路，另外，電解液作為有機液體，在高溫下會發生副作用，會出現氧化分解、產生氣體等問題，甚至還會出現燃燒現象。而固態電池採用固態電解質，具有不腐蝕、無漏液的優點，且在高溫下也不會起火。可以說，較於傳統鋰電池所面臨的各種安全問題，固態電池在一定程度上成功地規避。

三、

普及

固態電池的

難點

綜合來看，固態電池的優點非常多，但有人會問，為什麼不普及呢？主要存在幾個難點：

技術瓶頸

從技術層面來看，固態電池需要解決一個問題，就是離子電導率差。離子電導率是一種物質發生離子傳導趨勢的量度，離子電導率指的是電解質在於電池充放電過程中為鋰離子在正負極之間搭建傳輸通道，以實現電池內部電流的導通，鋰離子決定運輸順暢情況的指標。

目前，固態電解質分為聚合物、氧化物、硫化物三種體系，無論哪一種，導電率都低於液態電解質，導致電池快充難以實現。同時放電效能也差，這就意味著，當車輛需要高功率電力輸出時，電池組會出現供電不足的現象。而且由於內部離子電導率差的原因，充滿的電量實際轉化可用的電量也會很少。這也就是固態電池技術，難以實現商業化的原因之一。

2。成本高

生產固態電池，要考慮的是正負極和固態電解質密合的程度。而且固態電池規模化生產需要考慮生產技術、生產裝置、生產環境等多方面的因素，很難形成完整的產業鏈。所以固態電池的生產成本高、效率低。據悉，固態電池的生產成本是主流三元鋰電池的十幾倍，導致無法大規模商業化。

雖然普及固態電池包有幾大難點，但基於安全性大等特點，不少企業已經涉足。在國外，大眾汽車與斯坦福大學的分支機構QuantumScape合作研發固態電池；日產向美國的固態電池初創企業Ionic Materials投資了6500萬美元；豐田公開路試固態電池汽車等。而在國內，寧德時代、輝能科技、蜂巢能源、贛鋒鋰電等企業也在參與固態電池的研究。可見，這麼多企業都在研究固態電池，打破技術瓶頸也只是時間問題。那麼，你認為在未來固態電池會被普及嗎？