下一代鋰電池技術，固態電池的春天何時來

2019年的諾貝爾化學獎授予了美國、英國和日本的三位科學家，以表彰他們在鋰電池范疇的突出貢獻。

獲獎者中，97歲高齡的古迪納夫Goodenough（足夠好）先生，被譽為鋰電之父，他依然奮斗在一線，持續為下一代鋰電池技術“固態電池”做貢獻。

什么是固態電池？

傳統鋰電池電池由正極、負極、液態電解液以及隔膜組成，電池充放電時，鋰離子會在正負之間來回往返擺動，而液態的電解液作為鋰離子往返的媒介。

固態電池，將液態的電解液變為固態，即電池正負極之間沒有液態電解液，同時鋰離子也可實現正負極間的往返。

舉個形象的例子，全固態電池相當于使鋰離子往返路徑從“水上通道”變為了“路上通道”。

固態電池一般稱全固態電池，目前市面上有宣稱固態電池研發成功甚至量產，實際上這種類型的電池是在液體電解液里面加了一些固態電解質，或者是在固態電解質里面加了有機電解液。

嚴格意義上來講，不能稱為固態電池，這里強調電解質是完全固態的。

固態電池的優點

相比于液態電解質電池，全固態電池具有天然的七大優點：

不會發生因電解液泄漏或揮發而引起的電池起火等安全事故，同時，采用不可燃的固態電解質替換了具有可燃性的液態電解質，電池安全性大幅提高；

能實現快速放電（是不是能夠實現快速充電業界還有疑問）；

可以采用之前因電解液溶解而不能使用的高電壓正負極材料，從而大幅提高電池的能量密度;

電池自放電大幅降低;

電池設計自由度新增，相同容量下電池變得更加輕靈；

由于固態電池內部不含液體，可實現電芯內部的多層化設計，大大減少了電池包裝殼體等用料，進一步為電池減負；

裸電芯在物理沖擊、破壞探測之后，仍不冒煙、不起火、不爆炸。

固態電池的難題

目前，技術層面上全固態電池還要處理兩個難題：

第一，離子導電率：

當前固態電解質可以分為固體聚合物、氧化物、硫化物三種體系，但無論哪一種體系，離子電導率還遠低于液態電解質，離子電導率即鋰離子的通過率，筆直決定了鋰離子在正負極之間運輸的通暢性；

第二，界面阻抗；

固態電解質有很高的界面阻抗，傳統液態電解質與正負極的接觸方式為液/固接觸，界面濕潤性良好，界面之間不會出現大的阻抗。

而固態電解質與正負極之間以固/固界面方式接觸，接觸面積小，緊密性更差，因此界面阻抗較高，會影響鋰離子在界面之間的傳輸。

固態電池何時量產

固態電池是最有希望實現量產的下一代電池技術，這也已成為了產業界與科學界的共識，無疑也是全球眾多科研機構、車企、電池廠商以及國家關注和搶奪的高地。

目前全球范圍內約有50多家公司、初創公司、科研院所致力于固態電池技術研究。

據統計，我國院校發表的SCI文章居世界首位，而日本則占據了全球范圍內的一半以上的專利，在歐美地區，相關創業公司數量逐年增多。

車企方面，豐田和大眾目前是在固態電池布局比較靠前的車企，豐田曾經表示，要在2020年的夏季奧運會到來之前正式推出市場。

而大眾相比較較保守，預計固態電池產品投入整車之中，最早也要到2025年。

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