固态电池有哪些显著优势？

日前，一条充电1分钟，续驶800公里的消息吸引了业界的眼球，把人们的视线聚焦到了固态电池上。虽然这条由菲斯克公司所披露的消息仍然有很多值得商榷之处，但至少说明固态电池优势显著，有望成为新能源汽车动力电池发展新的方向。

目前新能源汽车大多使用的都是传统的锂离子电池，都含有液态有机电解质，不含液态电解质的固态电池优势很多。中南大学化学化工学院教授刘洪涛在接受《中国汽车报》记者采访时介绍，相较于目前使用的液态锂电池，固态电池具有六大显著优势。

一是高安全性能，传统锂离子电池采用有机液体电解液，在过度充电、内部短路等异常的情况下，电池容易发热，造成电解液气胀、自燃甚至爆炸，存在严重的安全隐患。而很多无机固态电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，聚合物固体电解质相比于含有可燃溶剂的液态电解液，电池安全性也大幅提高。

二是高能量密度，固态锂电池负极可采用金属锂，电池能量密度有望达到300～400Wh/kg甚至更高，其电化学稳定窗口可达5V以上，可匹配高电压电极材料，进一步提升质量能量密度；没有液态电解质和隔膜，减轻电池重量，压缩电池内部空间，提高体积能量密度；安全性提高，电池外壳及冷却系统模块得到简化，提高系统能量密度。

三是循环寿命长，有望避免液态电解质在充放电过程中持续形成和生长SEI膜的问题和锂枝晶刺穿隔膜问题，大大提升金属锂电池的循环性和使用寿命。

四是工作温度范围宽，固态锂电池针刺和高温稳定性极好，如全部采用无机固体电解质，最高操作温度有望达到300℃，从而避免正负极材料在高温下与电解液反应可能导致的热失控。

五是生产效率提高，无需封装液体，支持串行叠加排列和双极机构，可减少电池组中无效空间，提高生产效率。

六是具备柔性优势，全固态锂电池可以制备成薄膜电池和柔性电池，相对于柔性液态电解质锂电池，封装更为容易、安全，未来可应用于智能穿戴和可植入式医疗设备等。

理论上具有优势，就一定能吸引更多的研发力量和投入，不断解决其中存在的问题，这对于固态电池向新能源汽车应用靠近是有利的；但是固态电池在技术上仍有一些有待解决的问题，这也是固态电池实现应用的瓶颈。吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室教授、博士生导师袁宏明在接受《中国汽车报》记者采访时表示，解决固态电池的应用技术问题是当务之急。如固体电解质材料离子电导率偏低；固体电解质、电极间界面阻抗大，界面相容性较差；材料在充放电过程中体积膨胀和收缩，导致界面容易分离；质量能量密度需进一步提升；体积能量密度需进一步提升、制备成本高等技术问题，都迫切需要研究突破。

记者在采访中了解到，目前全球各大车企和电池厂商们使用的聚合物、氧化物、硫化物等固态电解质均存在这样的问题。具体来说，聚合物耐温性不够，稳定性较差、离子电导性偏低。氧化物抗阻能力比较强，但离子电导性也无法达到要求。硫化物虽然电导性不错，又由于材料稳定性不佳，导致离子传输性能欠缺。

事实上，往往一种全新研发的材料从实验室走向市场应用层面，一般需要十年左右的时间。而液态锂电池从上世纪70年代出现，直到20世纪末才投入应用。因此，固态电池技术要实现产业化尚需时日。

从固态电池的研发和量产现状来看，聚合物基的固态电池已经有小批量装车示范，但属于实验阶段，有待解决的技术问题还不少。乐观估计，严格按照车厂车型的开发流程，半固态电池实现批量上车预计还需要一定时间，真正的全固态电池批量装车时间则还可能延后。傅正文表示。