電動化是未來汽車的發展趨勢，現階段新能源汽車的占比高歌猛進，零部件等技術也已逐漸成熟，制約整車成本的只剩下動力電池這一座大山，新能源汽車特別是純電動汽車多久才能普及，將以動力電池何時大規模商業化為前提。而現階段動力電池目標很明確，提高續航能力、增加安全性，又要降低成本物美價廉。

 

綜合技術、成本和商業化等因素，固態電池被推上風口，成為下一代電池的主要研發方向。眾所周知，相比傳統鋰電池，固態電池的差異在于電解質固態化，固態電池具有能量密度高、安全性好等優勢。

 

 

傳統液態鋰電池被科學家們稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負兩級，中間為液態電解質，鋰離子在搖椅的兩端來回奔跑，在從正極到負極再到正極的過程中，電池完成充放電過程。固態電池的原理與之相同，不過電解質為固態。

 

固態電池有哪些優缺點

 

安全性高，不同于液態電解質，電池發生刺穿或擠壓事故后易被點燃而發生爆炸。固態電解質具備不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液等問題。

 

能量密度高，固態電池的電解質可以裝更多的高電壓正極材料，加上固態電池體積小、穩定，可以讓電池管理更為簡化，能量密度自然會大大提高。

 

輕，在傳統鋰離子電池中，隔膜和電解液加起來占據了電池中近40%的體積和25%的質量，而使用固態電解質自然就可以減小體積和質量。

 

循環性強，由于固態電解質解決了液態電解質在充放電過程中形成的固體電解質界面膜的問題和鋰枝晶現象，因此大大提升了鋰電池的循環性和使用壽命。

 

當然固態電池并非完美，其也具備界面阻抗大、快充難和成本高等缺點：

 

界面阻抗過大，固態電解質與電極材料之間的界面是固-固狀態，因此電極與電解質之間的有效接觸較弱，離子在固體物質中傳輸動力學低。

 

快充比較難，電池的阻抗、電導率等問題表現出來就是內阻大，就會阻礙充電，在充電過程中會造成能量的損失，這部分能量的浪費是無法忽視的問題。

 

成本價格高，目前固態電池制備技術和工藝不夠成熟，成本高是在所難免的。

 

固態電池的未來挑戰還有哪些？

 

從理論的提出時間來看，固態電池并不是一個新的概念，多年來，其研發上的進展并沒有想象那么快速。雖然固態電池在多方面表現出明顯優勢，但同時也有一些需要解決的問題。

 

由于固態電池的電解質材料全是固體，導電過程中是點接觸，所以從電池本身制造的過程上來說，需要解決基于界面阻抗的問題。其次，固態電池循環設備在現階段來看做的還不夠好。

 

固態電池正極活性材料、負極活性材料，電解質材料全是固體，接觸的時候是點接觸、不是面接觸，這樣離子導電性本身沒有液體高固態電解質本身的離子導電性，第二基于點接觸和面接觸的區別，所以從電池本身制造的過程上來說，需要解決基于界面阻抗的問題。

 

固態電池在充電和放電過程中不單單是固態的，所有電池在充電和放電有體積膨脹和收縮，原先液態電池可以有一定忍耐度，在整個收放過程中液體稍微有一點膨脹就消除了，但是如果固態電池在膨脹和收縮過程中可能會裂，所以會影響使用。所以固態電池循環設備做的還不夠好這是一個問題。

 

何時迎來商業化量產？

 

當前，固態電池現在的制備技術成熟度還有待加強，商業化擴產需要克服的困難還有很多。但可以預期的是，隨著研發和工業技術的不斷發展，全固態電池中的科學和工藝上的問題會逐漸得到緩解。

 

從世界范圍看，預計固態電池會在2020年左右能夠實現小批量的量產。寶馬聲稱有望于2026年實現固態電池突破性進展并隨后量產；豐田也正在全力研發固態電池，并且已經開發出電池原型，豐田曾表示，這種電池大約在2020年實現商業化應用，到2025年得到實質性改善。