什么是固態(tài)電池？

　　固態(tài)電池，大多數(shù)消費電子產(chǎn)品或新能源汽車使用的鋰離子電池有四個關(guān)鍵元素，即正極材料、負極材料、隔膜和液體電解質(zhì)。電解質(zhì)在陽極和陰極之間轉(zhuǎn)移離子。如果電池充電速度過快，鋰離子和電解液可能發(fā)生反應，形成枝晶或金屬晶須，進而形成短路。此外，凝膠聚合物隔膜的失效也會造成電極短路，使得手機或新能源汽車的電池爆炸時有所聞。想要了解更多可以看下石墨烯電池的未來前景

　　使用電解質(zhì)的電池可以稱為液體電池，而固體電池顧名思義是就是以固體材料來代替現(xiàn)有鋰離子電池中使用的液體成分。

　　簡單來說，固態(tài)電池有三個優(yōu)點：不漏液，損壞或刺破也不會爆炸或起火，所以高安全性是第一個也是最大的優(yōu)點。第二個是高能量密度。業(yè)內(nèi)人士認為，固態(tài)電池的密度和結(jié)構(gòu)可以使更多的帶電離子聚集在一端，傳導更多的電流，提高電池容量，使能量密度可以提高到400Wh/kg以上，優(yōu)于一般的鋰電池

　　第三個是輕薄以及可撓曲性的潛力。在使用電解質(zhì)的傳統(tǒng)鋰電池中，必須在陰極和陽極之間添加隔膜以防止短路。一般來說，隔膜的厚度約為20-30微米，而固體電池不需要隔膜，固體電解質(zhì)的厚度約為3-4微米，因此厚度比傳統(tǒng)電池薄得多，從而使電子產(chǎn)品或汽車在設計或空間利用上取得更大的效益。

　　固態(tài)電池領(lǐng)域有不同的技術(shù)路線，其可撓曲性也符合目前可折疊屏幕手機、穿戴裝置的需求。目前，許多運營商投入的材料包括固體聚合物、硫化物、氧化物、薄膜等。例如，分別由戴森和蘋果收購的固態(tài)電池廠Sakti3和Infinite  Power  Solutions主要是薄膜，但制造工藝復雜，大規(guī)模生產(chǎn)困難。此前，市場上有報道稱，戴森和蘋果有意放棄，因此目前的發(fā)展形勢并不明朗。豐田， 松下， 三星， 寶馬和寧德時代把硫化物電解質(zhì)，而輝能和索尼側(cè)重于氧化物。

　　自2012年以來，蘋果一直積極為布局的固態(tài)電池和充電技術(shù)申請專利，并于2013年收購了無限電源解決方案公司。近兩三年來，布局固態(tài)電池的消息已經(jīng)浮出水面，比如豐田宣布將在2022年出售裝有固態(tài)電池的電動汽車。此外，大眾汽車還投資了由《麻省理工科技評論》 TR35年輕企業(yè)家賈格迪普辛格創(chuàng)立的固態(tài)電池初創(chuàng)公司QuantumScape。去年6月，它增加了投資，并贏得了QuantumScape的一名董事。預計在2025年建立固態(tài)鋰電池產(chǎn)線。

　　過去電池大國日本，紛紛拋棄鋰電池，將研究重點轉(zhuǎn)向固態(tài)電池，日本科技促進局（JST）和日本新能源產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展局（NEDO）積極推動。這些發(fā)展讓外界開始關(guān)注這項技術(shù)。

　　怎么說固態(tài)電池好，為什么還沒跨過技術(shù)坎？

　　傳統(tǒng)的鋰電池是由正極、隔膜和負極組成，然后充入電解液。固體鋰電池，顧名思義，就是用固體電解質(zhì)代替隔膜和電解質(zhì)。與傳統(tǒng)鋰電池相比，固態(tài)電池具有能量密度高、安全性高、薄膜柔韌等優(yōu)點，但固態(tài)電池無法商業(yè)化主要有兩個原因：

　　固體電解質(zhì)可大致分為三類：無機電解質(zhì)、固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPE，Solid  Polymer  Electrolyte）、復合電解質(zhì)

　　低導電性，即電子通過的低效率，和高界面阻抗，即高電阻和正負電極與隔膜之間接觸不良。目前最好的解決辦法是找到合適的電解液，使其結(jié)構(gòu)既能使鋰離子順利通過，又能解決接觸問題。但問題是這種電解液現(xiàn)在成本相當高（利用現(xiàn)有技術(shù)制造給手機供電的固態(tài)電池成本高達6萬元），還沒有推廣到商業(yè)使用。至于未來，隨著生產(chǎn)技術(shù)的成熟，甚至找到更便宜的材料，成本會降低，商業(yè)用途會普及。