固态电池和三元锂离子电池的差别分析

目前就总体来看，全固态电池的开发要面对几个挑战，首先就是在电极层面的问题，要如何满足正负极和固体电解质的离子传输，特别是解决循环过程中的问题；其次就是循环过程中，正负极材料没法像液体那样一直保持很好的接触；此外，金属锂电极的体积变化还有锂固体的变化，都是研发团队要克服的问题。

现阶段，一些研发团队开发了一系列的氧化物和硫化物的粉体、陶瓷片和融性膜，也已经开始供应样品并且供货，但是假如要把这些固态电池量产化，还要进一步的材料研究设计。作为一个过渡的技术，现在还有一种把固体电解质和液体电解质混合在一起的，含有少量的固体电解质的电池，但是，严格点讲，是不能算全固体的电解质。固态锂离子电池指电池电解质部分采用固态材料的锂二次电池。固态电池与传统锂离子电池不同在于固态电池以固态电解质替代了传统锂离子电池的电解液、电解质盐、隔膜。

一直以来，安全性、能量密度和循环寿命是对动力锂电池的三大要求。由于固态电池在这三方面均具备优于传统锂离子电池的潜力，因此也被视为下一代电池技术：

固态电池优点一：安全性高，无自燃、爆炸风险。采用有机电解液的传统锂离子电池，在过度充电、内部短路等异常情况下容易导致电解液发热，有自燃甚至爆炸的危险。全固态锂离子电池基于固态材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，且有望克服锂枝晶现象。半固态、准固态电池仍存在一定的可燃风险，但安全性也较液态电解液电池提高。

固态锂离子电池

固态电池优点二：能量密度高，有望彻底解决电动汽车里程焦虑。目前技术体系下锂离子电池已经接近性能极限，特斯拉NCA18650电芯能量密度达到250Wh/Kg，应用于Model3的21700电芯能量密度约300Wh/Kg，支持的续航里程约400至500公里，仍无法彻底解决里程焦虑。

而关于固态电池而言，一方面固态电解质无需隔膜与电解液，这两部分在传统锂离子电池中加起来占据近40%的体积和25%的质量，另一方面由于没有漏液、腐蚀等问题，可以简化电池外壳及冷却系统模块，进一步减轻电池系统重量。此外，配套新的正负极材料可以使得电化学窗口达到5V以上，可以从根本上提高能量密度，有望达到500Wh/Kg，同等电池容量的情况下有望将续航里程提高到600至700公里。

此外，固态电池还具有循环寿命长、工作温度范围宽、可快速充电等优点。

按照电解质材料的不同，固态电池可以分为聚合物、氧化物和硫化物三大体系。其中聚合物电解质属于有机电解质，氧化物和硫化物属于无机陶瓷电解质。