全固态锂电池的优点分析

近年来，不少汽车厂商都透露过基于固态电池打造电动汽车的计划。例如“Fisker申请固态锂电池专利，最高续航800km，充电1分钟”、“大众计划研发续航1000km固态电池”等新闻屡见不鲜。这背后的“黑科技”——固态电池到底有什么能耐?离实际应用还有多远?我们就来具体聊一下固态电池的现状和前景。

固态电池有哪些优点

目前，动力电池全球化竞争日益激烈，虽然中国企业在本轮竞争中占据了市场规模优势，但欧美、日韩等企业已经在为下一阶段做布局，是潜在的强大竞争者。有不少专家呼吁建议，应该关注固体电池发展的问题。尽管目前固态电池还多处于试验阶段，离走向产业化还有一定时间。但为了抢占未来发展的制高点，各企业对固态电池的研发已快马加鞭，市场需求或推动固态电池量产提前。

按照《中国制造2025》确定的技术目标，2020年锂电池能量密度到300Wh/kg，2025年能量密度达到400Wh/kg，2030年能量密度达到500Wh/kg。但是基于高镍三元+硅碳负极材料，现有体系的锂电池的能量密度很难突破300Wh/kg。而固态锂电池的能量密度大约为传统锂电池的2.5—3倍，且杜绝了电池破裂或高温等意外带来的燃烧隐患。

全固态锂电池具有极高的安全性，其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，同时也克服了锂枝晶现象，搭载全固态锂电池的汽车的自燃概率会大大降低。

电解质材料是全固态锂电池技术的核心，目前固态电解质的研究主要集中在三大类材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高温性能好，已经有商业化的应用案例;氧化物循环性能良好，适用于薄膜柔性结构;硫化物电导率最高，是未来主要方向。

既然固态电池有这么多优点，为什么没有大力推广呢?这是因为固态电解质具有高的电阻，在功率密度方面还存在一些待解决的问题，需要从固态电解质、正负极材料上着手。电导率、电池倍率、电池制备效率、成本控制方面都存在不小的挑战，一旦这些问题能够有效解决，必将在未来掀起一场新的电池革命。

总体来看固态电池的发展，电解质可能遵循从液态、半固态、固液混合到固态的路径发展，最后到全固态。笔者认为，2020年前采用高镍正极+准固态电解质+硅碳负极实现300Wh/Kg，2025年前采用富锂正极+全固态电解质+硅碳/锂金属负极电池实现400Wh/Kg，2030年前燃料/锂硫/空气电池实现500Wh/Kg。