固态电池应具备的优势分析

安全性，其实是全固态电池领域发展的最根本驱动力之一。下面说一下固态电池的优势

优势之一：薄--体积小

实际上，体积能量密度对于电池来说是一个很重要的参数，如果就应用领域来说，要求从高到低是消费电子产品》家用电动汽车》电动公交车。

如果通俗地讲，就是体积能量密度高了，因此相同质量的电池才能做的体积更小。

电子产品中的可用空间往往很有限，很多产品(例手机、平板电脑)有近1/3左右的体积和质量已经被电池占据，而且在广大生产厂商和消费者希望对电池进一步提高容量(增加续航)和压缩体积(便携美观和便于设计)的要求下，高压实、体积能量密度最高的钴酸锂(LCO)电池依然是当仁不让的主流产品。

传统锂离子电池中，需要使用隔膜和电解液，它们加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。

而如果把它们用固态电解质取代(主要有有机和无机陶瓷材料两个体系)，正负极之间的距离(传统上由隔膜电解液填充，现在由固态电解质填充)可以缩短到甚至只有几到十几个微米，这样电池的厚度就能大大地降低--因此全固态电池技术是电池小型化，薄膜化的必经之路。

不仅如此，很多经过物理/化学气相沉积(PVD/CVD)制备的全固态电池，其整体厚度可能只有几十个微米，因此就可以制成非常小的电源器件，整合到MEMS(微机电系统)领域中。

能够制成体积非常小的电池也是全固态电池技术的一大特色，这可以方便电池适应各种新型小尺寸智能电子设备的应用，而在这一点上传统的锂离子电池的技术是很难达到的。

目前许多纳米材料实用的一大关键障碍就在于比表面积大，体积密度过低，导致如果基于这些材料制成产品，往往相同质量下占据体积过大，即体积能量密度偏低，完全无法满足一般工业品的要求。

所以现在的纳米(电池)材料科研中往往选择了不报道这方面的参数，原因不难理解。

优势之二：柔性化的前景

全固态电池可以经过进一步的优化，变成柔性电池，从而带来更多的功能和体验。

实际上，即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米级以下后经常是可以弯曲的，材料会变得有柔性。

相应的，全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高，通过使用适当的封装材料(不能是钢性的外壳)，制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。

实际上，以各种可穿戴设备为代表的柔性电子器件是下一代电子产品发展的重要方向，而这就要求该产品中的元件同样需要具有柔性，因此柔性全固态电池是科研与工业界中，非常有前景的明日之星。

不仅如此，功能化的全固态电池潜力远不只以上的柔性电池，经过电池材料结构优化可以制成透明电池，或者是拉伸幅度可达300%的可拉伸电池，或是可以和光伏器件集成化的发电-存储一体化器件等等--全固态电池所意味的功能上的创新应用前景还有很多，在这方面科研人员与工程师们的想像力会给我们带来越来越多的惊喜。

优势之三：更安全

作为一种能量存储器件，实际上所有电池在热力学实质上都不可能是绝对安全的。

但是电池实际应用中的决定其真正安全性的因素是多方面的，影响因素包括电池的电极材料特性、电解液的性质，以及电子产品中的电池管理系统等。

目前一般商用的锂离子的安全性是大家关心的重点，在这里用“不够理想”来评价现在电池的安全性，应该是一个比较合适的评价。

优势之四：轻--能量密度高

使用了全固态电解质后，锂离子电池的适用材料体系也会发生改变，其中核心的一点就是可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以明显减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。

此外，许多新型高性能电极材料，可能之前与现有的电解液体系的兼容性并不好，但是在使用全固态电解质后该问题可以得到一定的缓解。

综合考虑到以上两大因素，全固态电池相比于一般锂离子电池，能量密度可以有一个较大幅度的提升：现在许多实验室中，都已经可以小规模批量试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池了(一般锂离子电池是100-220Wh/kg)。

从能量密度的数据上看，或许全固态电池真的有希望让我们的生活从“一天一充”升级到“两天一充”。

诸多挑战

固态电池发展目前面临着诸多挑战，由于固态电池的电解质材料均为固体，导电过程是点接触，因此电池制造过程中需解决基于界面阻抗的问题。

此外，因所有电池在充电和放电过程中均会产生体积膨胀和收缩，液态电池的忍耐度较大，但固态电池有可能会出现裂开的情况，就现阶段技术水平而言，固态电池的循环设备还有较大的提升空间。