固態電池是什么顯著優點？

日前，一條充電1分鐘，續駛800公里的消息吸引了業界的眼球，把人們的視線聚焦到了固態電池上。雖然這條由菲斯克公司所披露的消息依然有很多值得商榷之處，但至少說明固態電池優點顯著，有望成為新能源汽車動力電池發展新的方向。

目前新能源汽車大多使用的都是傳統的鋰電池，都含有液態有機電解質，不含液態電解質的固態電池優點很多。中南大學化學化工學院教授劉洪濤在接受《中國汽車報》記者采訪時解析，相較于目前使用的液態鋰離子電池，固態電池具有六大顯著優點。

一是高安全性能，傳統鋰電池采用有機液體電解液，在過度充電、內部短路等異常的情況下，電池容易發熱，造成電解液氣脹、自燃甚至爆炸，存在嚴重的安全隱患。而很多無機固態電解質材料不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題，聚合物固體電解質相比于含有可燃溶劑的液態電解液，電池安全性也大幅提高。

二是高能量密度，固態鋰離子電池負極可采用金屬鋰，電池能量密度有望達到300～400Wh/kg甚至更高，其電化學穩定窗口可達5V以上，可匹配高電壓電極材料，進一步提升質量能量密度；沒有液態電解質和隔膜，減輕電池重量，壓縮電池內部空間，提高體積能量密度；安全性提高，電池外殼及冷卻系統模塊得到簡化，提高系統能量密度。

三是循環壽命長，有望避免液態電解質在充放電過程中繼續形成和生長SEI膜的問題和鋰枝晶刺穿隔膜問題，大大提升金屬鋰離子電池的循環性和使用壽命。

四是工作溫度范圍寬，固態鋰離子電池針刺和高溫穩定性極好，如全部采用無機固體電解質，最高操作溫度有望達到300℃，從而避免正負極材料在高溫下與電解液反應可能導致的熱失控。

五是加工效率提高，無需封裝液體，支持串行重疊排列和雙極機構，可減少電池包中無效空間，提高加工效率。

六是具備柔性優點，全固態鋰離子電池可以制備成薄膜電池和柔性電池，相對于柔性液態電解質鋰離子電池，封裝更為容易、安全，將來可使用于智能穿戴和可植入式醫療設備等。

理論上具有優點，就一定能吸引更多的研發力量和投入，不斷處理其中存在的問題，這對于固態電池向新能源汽車使用靠近是有利的；但是固態電池在技術上仍有一些有待處理的問題，這也是固態電池實現使用的瓶頸。吉林大學無機合成與制備化學國家重點試驗室教授、博士生導師袁宏明在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，處理固態電池的使用技術問題是當務之急。如固體電解質材料離子電導率偏低；固體電解質、電極間界面阻抗大，界面相容性較差；材料在充放電過程中體積膨脹和收縮，導致界面容易分離；質量能量密度需進一步提升；體積能量密度需進一步提升、制備成本高等技術問題，都急切需要研究沖破。

記者在采訪中知道到，目前全球各大車企和電池廠商們使用的聚合物、氧化物、硫化物等固態電解質均存在這樣的問題。詳盡來說，聚合物耐溫性不夠，穩定性較差、離子電導性偏低。氧化物抗阻能力比較強，但離子電導性也無法達到要求。硫化物雖然電導性不錯，又由于材料穩定性不佳，導致離子傳輸性能欠缺。

事實上，往往一種全新研發的材料從試驗室走向市場使用層面，一般需要十年左右的時間。而液態鋰離子電池從上世紀70年代出現，直到20世紀末才投入使用。因此，固態電池技術要實現產業化尚需時日。

從固態電池的研發和量產現狀來看，聚合物基的固態電池已經有小批量裝車示范，但屬于試驗階段，有待處理的技術問題還不少。樂觀估計，嚴格按照車廠車型的開發流程，半固態電池實現批量上車預計還需要一定時間，真正的全固態電池批量裝車時間則還可能延后。傅正文表示。

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