動力電池領(lǐng)域公認(rèn)：如果電動汽車的電池能量密度可以從當(dāng)前主流電池的160Wh/kg，提升至400Wh/kg，電動汽車完全可以取代傳統(tǒng)燃油車。

圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》 ?

因此，國內(nèi)外電池廠商開始研發(fā)下一代的動力電池。其中，固態(tài)電池研發(fā)技術(shù)路徑是被寄予厚望的“超級電池”研發(fā)技術(shù)路徑。 ?

有機構(gòu)預(yù)測，到2030年，全球固態(tài)電池需求預(yù)計可達(dá)500GWh，市場規(guī)模可超過3000億元人民幣。 ? 與此同時，固態(tài)電池的研發(fā)也成為國家戰(zhàn)略。目前，中國、美國、日本、德國等世界主要經(jīng)濟體均制定了各自的固態(tài)電池發(fā)展規(guī)劃。

各國發(fā)展規(guī)劃總括如下：在2020-2025年期間致力于提升電池能量密度，并逐步向固態(tài)電池轉(zhuǎn)變；2030年前后，研發(fā)出商業(yè)化運用的全固態(tài)電池（含個人理解）。 ? 目前，日本的豐田、松下、本田，韓國的LG，德國的寶馬、大眾，中國的寧德時代、比亞迪等動力電池巨頭均已布局固態(tài)電池領(lǐng)域。 ?

下文主要介紹固態(tài)鋰電池 ? ?

1、固態(tài)鋰電池的工作原理 ? 固態(tài)鋰電池的工作原理與傳統(tǒng)的基于有機電解液的鋰離子電池的工作原理相同。 ? 充電時，鋰離子從正極脫出，經(jīng)電解液（質(zhì)）傳輸，進入負(fù)極，電子從外電路，由正極轉(zhuǎn)移到負(fù)極。在放電過程中，鋰離子從負(fù)極脫出，經(jīng)電解液（質(zhì)）傳輸，進入正極，電子從外電路，由負(fù)極轉(zhuǎn)移到正極。 ?

在固態(tài)鋰電池中，固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中的隔膜和電解液，實現(xiàn)正負(fù)極之間的鋰離子傳輸和阻擋電子的作用。 ? ?

2、固態(tài)鋰電池的優(yōu)點 ? 在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，溶劑及鋰鹽的副反應(yīng)，會導(dǎo)致電池容量衰減、電池老化、電池安全性能降低等問題。并且當(dāng)金屬鋰為負(fù)極時，金屬鋰的非均勻沉積，會導(dǎo)致鋰枝晶生長，鋰枝晶生長可能穿透隔膜，造成電池短路。 ?

相比傳統(tǒng)的鋰離子電池，固態(tài)電池具有如下優(yōu)點： ?

（1）安全性更高。基于無機固體電解質(zhì)的固態(tài)電池中不存在基于有機電解液鋰離子電池的漏液及爆炸等安全性問題。 ?

（2）工作溫度范圍更寬。寬離子電池（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料理解：工作溫度范圍更寬的傳統(tǒng)鋰離子電池）在高溫工作時，會出現(xiàn)熱失控。低溫工作時，會出現(xiàn)液體電解液凝固的問題。基于無機固體電解質(zhì)的固態(tài)電池，可以避免寬離子電池的上述問題。 ?

（3）能量密度可更高。在估算電池實際能量密度時，必須考慮活性材料容量極限，以及所有非活性組分（電解質(zhì)、電極添加劑、金屬負(fù)極等）重量。 ?

如果僅用固體電解質(zhì)代替液態(tài)電解液，電池的體積能量密度基本保持不變。但因為固體電解質(zhì)的密度比液態(tài)電解液高，所以非金屬鋰負(fù)極的固態(tài)電池的質(zhì)量能量密度比相應(yīng)的液態(tài)鋰電池低。 ?

如果將電池電壓從4.2V提高到5V，電池能量密度可提高20%以上。若采用電化學(xué)穩(wěn)定性高的電解質(zhì)體系匹配高容量、高電壓正極、金屬鋰負(fù)極，可進一步提高固態(tài)電池能量密度。 ?

綜上，固態(tài)鋰離子電池能量密度可更高于傳統(tǒng)鋰離子電池能量密度（含個人理解）。 ?
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圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》 ? ?

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審核編輯：劉清