下一代锂离子电池技术，固态电池的春天何时来

2019年的诺贝尔化学奖授予了美国、英国和日本的三位科学家，以表彰他们在锂离子电池领域的突出贡献。

获奖者中，97岁高龄的古迪纳夫Goodenough（足够好）先生，被誉为锂电之父，他仍然奋斗在一线，继续为下一代锂离子电池技术“固态电池”做贡献。

什么是固态电池？

传统锂离子电池电池由正极、负极、液态电解液以及隔膜组成，电池充放电时，锂离子会在正负之间来回往返摆动，而液态的电解液作为锂离子往返的媒介。

固态电池，将液态的电解液变为固态，即电池正负极之间没有液态电解液，同时锂离子也可实现正负极间的往返。

举个形象的例子，全固态电池相当于使锂离子往返路径从“水上通道”变为了“路上通道”。

固态电池一般称全固态电池，目前市面上有宣称固态电池研发成功甚至量产，实际上这种类型的电池是在液体电解液里面加了一些固态电解质，或者是在固态电解质里面加了有机电解液。

严格意义上来讲，不能称为固态电池，这里强调电解质是完全固态的。

固态电池的优势

相比于液态电解质电池，全固态电池具有天然的七大优势：

不会发生因电解液泄漏或挥发而引起的电池起火等安全事故，同时，采用不可燃的固态电解质替换了具有可燃性的液态电解质，电池安全性大幅提高；

能实现快速放电（是否能够实现快速充电业界还有疑问）；

可以采用之前因电解液溶解而不能使用的高电压正负极材料，从而大幅提高电池的能量密度;

电池自放电大幅降低;

电池设计自由度新增，相同容量下电池变得更加轻巧；

由于固态电池内部不含液体，可实现电芯内部的多层化设计，大大减少了电池组装壳体等用料，进一步为电池减负；

裸电芯在物理冲击、破坏测试之后，仍不冒烟、不起火、不爆炸。

固态电池的难题

目前，技术层面上全固态电池还要解决两个难题：

第一，离子导电率：

当前固态电解质可以分为固体聚合物、氧化物、硫化物三种体系，但无论哪一种体系，离子电导率还远低于液态电解质，离子电导率即锂离子的通过率，直接决定了锂离子在正负极之间运输的通畅性；

第二，界面阻抗；

固态电解质有很高的界面阻抗，传统液态电解质与正负极的接触方式为液/固接触，界面湿润性良好，界面之间不会出现大的阻抗。

而固态电解质与正负极之间以固/固界面方式接触，接触面积小，紧密性更差，因此界面阻抗较高，会影响锂离子在界面之间的传输。

固态电池何时量产

固态电池是最有希望实现量产的下一代电池技术，这也已成为了产业界与科学界的共识，无疑也是全球众多科研机构、车企、电池厂商以及国家关注和抢夺的高地。

目前全球范围内约有50多家公司、初创公司、科研院所致力于固态电池技术研究。

据统计，我国院校发表的SCI文章居世界首位，而日本则占据了全球范围内的一半以上的专利，在欧美地区，相关创业公司数量逐年增多。

车企方面，丰田和大众目前是在固态电池布局比较靠前的车企，丰田曾经表示，要在2020年的夏季奥运会到来之前正式推出市场。

而大众相比较较保守，预计固态电池产品投入整车之中，最早也要到2025年。