傳統液態鋰電池不會是動力電池的技術終點、固態電池是后鋰電時代的必經之路早已是行業共識。

我們所期待的動力電池技術革命 似乎馬上就要來了。不過 最“靠譜的”固態電池 但它依舊充滿了技術挑戰。

之所以今天會選擇這樣的一個話題 也是因網友們的一句話 現在新能源車型采用動力電池為何始終徹底解決不了安全性以及電池老化、壽命短等問題。

那一直傳的神乎其神的固態電池到底有何優勢之處呢？為何現在也沒能實現？本著為網友答疑也是自己重新回爐學習下 聊一聊相比傳統液態鋰電池更好的固態電池為何遲遲沒能落地呢？

固態電池它是誰？

首先我們說固態電池優勢前先要問問它是誰？所謂的固態電池從字面上便可很好的理解 固態電池 將液態的電解液變為固態 其固態電池大多數時候指的是固態鋰電池。

我們都知道傳統鋰電池 是由正極、隔膜、負極 再灌上電解液制造而成 而固態鋰電池 簡單來說就是電池里面沒有氣體、液體 所有材料都以固態形式存在 用固態電解質代替隔膜和電解液。

目前來說 主流的固態電解質分為聚合物、氧化物、硫化物。而近日豐田汽車公開表示將于2021年正式亮相固態電池及相關技術。

而豐田汽車所走的技術路線則是采用硫化物作為固態電解質。可以說這種固態電解質各項參數都不錯 同樣其他車企也在對固態電池進一步研發。

固態電池的優勢在哪里？

首先 固態電池一定程度上解決了電池的續航能力 目前量產電動車使用的動力電池中能量密度最高是特斯拉使用的21700 NCA三元鋰電池 電芯的能量密度高達260Wh/kg 它的鎳鈷鋁比例為8:1.5:0.5 屬于“高鎳電池”。

而業內普遍認為三元鋰電池的能量密度能夠達到300Wh/kg就到頭了 其最高電池能量密度可達400Wh/kg。

而固態電池可提供的能量密度可以達到傳統鋰電池兩倍左右。同時電池設計自由度增加 相同容量下電池變得更加輕巧 畢竟電池的續航能力就是新能源車的命。

反觀 現在新能源車型采用的三元鋰電池以及目前比亞迪帶來的磷酸鐵鋰刀片電池 前者擁有更強的能量密度 但其安全性以及壽命都要比刀片電池低一些。

不過 刀片電池目前量產能達到的能量密度也僅為140Wh/kg 體積能量密度達到230Wh/L。

并且 固態電池的物理性質優勢也是十分明顯。首先便是重量問題 可以直接使用金屬鋰做負極 從而減輕負極材料的用料。

并且在封裝、冷卻系統、縮小空間等方式均能減少電池重量 而且固態電池在理想狀態下 充電循環次數可達45000次左右。

值得注意的是 固態電池采用的固態電解質 具有不可燃、不揮發、不腐蝕也不存在漏液的問題 在高溫下固態電池也不會發生起火 所以傳統鋰電池面臨的各種安全問題 它在一定程度上可以說是成功的規避了。

同時 對于目前電動車普遍存在的充電時間以及充電效率 固態電池似乎同樣能夠解決 目前搭載三元鋰電池的首要代表車型特斯拉 可以說充電速度是比較快的 按照Model 3為例 實測快充時間為0.65小時。

但相對固態電池充電僅需十分鐘左右就可比肩目前市面多數充至80%電量的車型 而這也是新能源車型重要的轉折點。不過目前能夠實現快速充電業界還是有疑問。

綜合來看 可以確定的是 雖然在工作原理上固態電池與傳統的鋰電池并無區別。但是仔細來看 固態電池擁有的諸多優點 在一定程度上解決了目前三元鋰電池、磷酸鐵鋰這些主流電池的一些技術瓶頸 同時為下一代鋰電技術提供了強有力的技術依托。但是 雖然固態電池在現在車企眼中跟“寶貝兒”一樣存在 同樣它存在一些技術性的難點 也讓它在這么長時間下也沒能成功落地。

固態電池同樣有“Bug”！

目前 技術層面上全固態電池還需要解決三個難題：第一便是離子導電率：（電導率是用來描述物質中電荷流動難易程度的參數。

電池中 電解質的功能在于電池充放電過程中為鋰離子在正負極之間搭建傳輸通道以實現電池內部電流的導通 決定鋰離子運輸順暢情況的指標被稱為離子電導率。）

上文也提及了固態電解質的三種分類體系 但綜合而言無論哪一種聚合物體系 其中的離子導電率要遠低于液態電解質 而兩者的最大區別就是一個液體導電另一個是固態導電 所以鋰離子的通過率是一定程度決定了正負極相互運輸的通暢性。

第二點便是固態電解質與正負極之間是以固體對固體的接觸 接觸面積小 緊密型要差很多。

而目前現階段大部分的產品仍需加入液態電解液用來緩解界面的阻抗作用 并且在一定程度上增加電導率。

第三點便是成本問題。因為固態電池現在的技術難度很高 所以生產效率很低 導致成本高居不下 大概是三元鋰電池的幾十倍 導致無法大規模應用 也算是固態電池的一大缺點 因為電動汽車不是頂級超跑 是要成為未來主流的一種車型。

邦點評：

目前固態電池并沒有實現大面積的生產以及應用 一切都只是最初的試驗階段 沒有實行大規模的商業化。

固態電池可以說它的優點一籮筐 但最大短板價格以及本質的技術難點尚未得到解決 但是對于這個全新的產品來說 外有豐田汽車、 化學、三星SDI 內有寧德時代、國軒高科、蜂巢等鋰電企業在參與固態電池的研究 其打破難點也只是時間的事情。

目前 在車企行列中豐田以及大眾是固態電池布局靠前的車企；國內的話表現最為猛烈的便是國軒高科 將在2022年開始進行固態電池技術的迭代升級 生產高安全固態電池 2025年將生產出能量密度超過400Wh/kg的全固態電池。對此我們也拭目以待。

責任編輯：PSY