隨著科學技術的逐漸進步，人們對能源存儲與轉化的要求逐漸提高，傳統(tǒng)鋰離子電池已經(jīng)不能滿足人們關于電池儲能的高要求，于是新的挑戰(zhàn)者——全固態(tài)電池入場。

全固態(tài)電池的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的鋰離子電池重要由正極、負極、隔膜、電解液、結構殼體等部分組成，而全固態(tài)電池顧名思義就是電池里沒有氣體、液體，所有材料都以固態(tài)形式存在，用固體電解質來代替現(xiàn)有鋰離子電池中使用的液體成分。使用固態(tài)電解質后，全固態(tài)電池相比于一般鋰離子電池，可以實現(xiàn)更輕的質量、更小的體積，能量密度也有較大提升。

（1）與商用鋰離子電池相比，全固態(tài)電池最突出的優(yōu)點是安全性。固態(tài)電解質不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，因而全固態(tài)電池具有固有安全性和更長的使用壽命。

（2）固態(tài)電池有望獲得更高的能量密度。能量密度是比容量和電池電壓的乘積。固態(tài)電解質比有機電解液普遍具有更寬的電化學窗口，有利于進一步拓寬電池的電壓范圍。在發(fā)展大容量電極方面，固態(tài)電解質能阻止鋰枝晶生長，因而也就從根本上防止了電池的短路現(xiàn)象，使金屬鋰用作負極成為可能。關于鋰—硫電池，固態(tài)電解質可阻止多硫化物的遷移。關于鋰—空氣電池，固態(tài)電解質可以防止氧氣遷移至負極側消耗金屬鋰負極。

（3）固態(tài)電池有望獲得更高的功率密度。固態(tài)電解質以鋰離子作為單一載流子，不存在濃差極化，因而可工作在大電流條件，提高電池的功率密度。

（4）固態(tài)材料內在的高低溫穩(wěn)定性，為全固態(tài)電池工作在更寬的溫度范圍供應了基本保證。

（5）固態(tài)電池還具有結構緊湊、規(guī)?？烧{、涉及彈性大等特點。固態(tài)電池既可以設計成厚度僅幾微米的薄膜電池，用于驅動微型電子器件，也可以制成宏觀體型電池，用于驅動電動汽車、電網(wǎng)儲能等領域，并且在這些應用中，電池的形狀也可根據(jù)具體需求進行設計。

固態(tài)電解質材料

關于全固態(tài)鋰離子電池，特別是能適應于未來電動汽車、大規(guī)模儲能應用的體型電池，采用的固態(tài)電解質應滿足以下要求。

（1）具有高的室溫導電率（gt10-4S/cm）。

（2）電子絕緣（Li+遷移數(shù)近似為1）。

（3）電化學窗口寬（相關于Li+/Li大于6V）。

（4）與電極材料相容性好。

（5）熱穩(wěn)定性好、耐潮濕環(huán)境、機械性能優(yōu)良。

（6）原料易得，成本較低，合成方法簡單。

固態(tài)電池投資熱潮已至

固態(tài)電池的出現(xiàn)，給予電動汽車發(fā)展更多可能，關于這樣一個可以在性能和安全上實現(xiàn)更好平衡的電池新技術，各國政府及公司也給予了相關重視。

日本：日本新能源產業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）于2018年對外宣布，該國部分公司及學術機構將在未來5年內聯(lián)合研發(fā)下一代電動汽車全固態(tài)鋰離子電池，力爭早日應用于新能源產業(yè)。該項目預計總投資100億日元，豐田、本田、日產、松下等23家汽車、電池和材料公司，以及京都大學、日本理化研究所等15家學術機構將共同參與研究，計劃到2022年全面掌握全固態(tài)電池相關技術。

韓國：韓國三大蓄電池廠商LG化學、三星SDI和SK創(chuàng)新于2018年十一月對外宣布，聯(lián)手開發(fā)核心電池技術，將成立一個規(guī)模1000億韓元的基金，計劃在固態(tài)電池、鋰金屬電池和鋰硫電池領域進行研發(fā)，來打造下一代電池產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)?，F(xiàn)代汽車也已組建固態(tài)電池研發(fā)團隊，并投資了IonicMaterials公司，進行固態(tài)電池研發(fā)工作。

德國：德國總理默克爾2018年十一月曾宣布，計劃撥發(fā)10億歐元用于支持德國的一家電池生產商，同時也將資助一家電池研發(fā)機構開發(fā)下一代固態(tài)電池。德國政府的這一舉措旨在減少德國車企關于中日韓電池供應商的依賴。而作為德系領頭羊的大眾和寶馬公司也在加速發(fā)展固態(tài)電池。

美國：美國能源部曾宣布將2019財年的獎勵金供應給用于“先進技術研究”的車企們，通用和福特都拿到了大筆研究資金。據(jù)悉，美國政府共向通用汽車投入910萬美元，其中200萬美元明確表示與固態(tài)電池的研發(fā)有關。

我國：我國在固態(tài)電池領域的研究也已起步，由中科院寧波材料技術與工程研究所牽頭承擔的納米先導專項“全固態(tài)電池”課題已經(jīng)通過驗收；寧德時代在聚合物固態(tài)鋰金屬電池和硫化物基固態(tài)電池方面分別開展了相關研發(fā)；比亞迪也在積極推進固態(tài)電池項目的商用；蔚來與輝能科技就固態(tài)電池包的生產展開合作。此外還有大批科技公司及新材料公司正在進行固態(tài)電池的研發(fā)。

由此可見，全固態(tài)電池已經(jīng)成為動力鋰電池市場的下一個風口。雖然與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，全固態(tài)電池有其技術優(yōu)勢，但我們也必須看到，這一新技術還存在著諸多問題，如無法實現(xiàn)快充、成本偏高、工藝復雜等。而且，全固態(tài)電池存在著不同技術路線，那種技術路線將率先實現(xiàn)市場化值得期待。

參考資料：

朱敏慧.全固態(tài)電池，動力鋰電池市場的下一個風口？

李君，王青貴等.固態(tài)電池電解質研究現(xiàn)狀.

任耀宇.全固態(tài)鋰離子電池研究進展.

儲能領域新的挑戰(zhàn)者全固態(tài)電池入場