從理論的提出時間來看，固態電池並不是一個新的概念，但多年來，研發上的進展並沒有想象的那麼快速。固態電池不一定完全是固態電解質，還有一點液態，是液態跟固態混合的。固態鋰動力電池的電解質是固態，但在電芯中有少量的液態電解質。半固態就是固態電解質、液態電解質各佔一半，或者說電芯的一半是固態的、一半是液態的。準固態就是主要爲固態，少量是液態。簡單地說，固態電池是一種外觀上貌似固態，但實質上採用固液混合電解質的動力電池。

在固態離子學中，固態電池是一種使用固體電極和固體電解液的動力電池。由於固態電池的功率重量比較高，使用固態電池，電量可以提升超過30%，所以對電動汽車來說，固態電池是一種很理想的動力電池。另外，固態電池還有安全性更高的特點，由於固態電池屬於非易燃品，在碰撞過程中不易起火和爆炸，對電動汽車而言，是一極佳的車載動力電池。此外，它還有使用壽命更長的特點，尤其是它的循環使用壽命比目前常見的18650鋰動力電池更長，通常可充電幾十萬次，可以有效延長純電動汽車的使用壽命。而它使用的材料通常也很環保，使用後進行填埋處理即可。所以，一旦固態電池技術發展成熟，純電動汽車將有實力和傳統燃油汽車相抗衡。

固態電池一般功率密度較低，能量密度較高。由於固態電池的功率重量比較高，所以它是電動汽車很理想的動力電池。到2020年固態電池技術研發有望取得突破性進展，在成本、能量密度和生產過程等方面進一步趕超鋰動力電池技術。

固態鋰動力電池顧名思義就是不再使用液態的電解液，採用固態電解質，所有材料都以固態形式存在的鋰動力電池。具體來說，它由正極材料+負極材料和電解質組成，而液態鋰動力電池則由正極材料+負極材料+電解液和隔膜組成。液態鋰動力電池能量密度極限在350Wh/kg，而全固態鋰動力電池採用固態電解質替代傳統有機液態電解液，不僅有望從根本解決動力電池安全性問題，而且量產能量密度能夠達到500～600Wh/kg。

固態鋰動力電池能力密度遠超現在的主流的鋰動力電池，這意味着純電動汽車有更長續航里程、甚至達到節能型汽油車的續航里程，並且充電效率相比現階段也有着質的飛躍，據悉裝備固態電池的電動車，最理想化的充電速度可達到1分鐘增加800公里，這可以說是新能源車的最佳核心部件。固態鋰動力電池具有以下優勢：

1）輕，能量密度高。使用了全固態電解質後，鋰動力電池的適用材料體系也會發生改變，其中核心的一點就是可以不必使用嵌鋰的石墨負極，而是直接使用金屬鋰來做負極，這樣可以明顯減輕負極材料的用量，使得整個動力電池的能量密度有明顯提高。

2）薄，體積小。在傳統鋰動力電池中，需要使用隔膜和電解液，它們加起來佔據了鋰動力電池中近40%的體積和25%的質量。而如果把它們用固態電解質取代（主要有有機和無機陶瓷材料兩個體系），正負極之間的距離（傳統上由隔膜電解液填充，現在由固態電解質填充）可以縮短到甚至只有幾到十幾個微米，這樣鋰動力電池的厚度就能大大地降低，因此全固態電池技術是動力電池小型化，薄膜化的必經之路。

3）柔性化。固態鋰動力電池使用脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米級以下後是可以彎曲的，材料會變得有柔性。相應的，全固態電池在輕、薄化後柔性程度也會有明顯的提高，通過使用適當的封裝材料（不能是剛性的外殼），製成的動力電池可以經受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減。

4）更安全。排除了傳統鋰動力電池在下列情況可能發生的危險：

①在大電流下工作有可能出現鋰枝晶，從而刺破隔膜導致短路破壞。

②電解液爲有機液體，在高溫下發生副反應、氧化分解、產生氣體、發生燃燒的傾向都會加劇。

採用全固態電池技術，以上兩點問題就可以直接得到解決。

現階段，國外的能源、科技企業，以及松下等動力電池製造商都開始了固態電池的研發，汽車廠商涉及這方面的有豐田、本田以及日產三大日系車企，這源於日本國家層面的助推。從已經開始研究固態電池的各方計劃來看，預計2020年將在成本、能量密度和生產製造方面有突破性進展。到2030年才能將這項研發成果落地、在新能源汽車領域廣泛普及，即離我們還有些遠，這也是各大車企發佈2025年全球禁售燃油車的應對戰略時，並未提及固態電池的原因。

相關文章