德國慕尼黑工業大學(TUM)與烏爾姆大學亥姆霍茲研究所(HIU)的研究人員評估了全固態鋰離子和鋰金屬電池大規模生產面對的挑戰和要求。他們向研究機構、材料供應商和汽車制造商的專家報告了其研究成果。

為了縮小材料研究和工業大規模生產之間的差距，該團隊提出了硫化物和氧化物基全固態電池(ASSB)從電極制造到電池組裝和質量控制的生產鏈解決方法。研究人員將硫化物基全固態電池和常規鋰離子電池的生產工藝進行了詳細比較，并且表明，雖然復合電極制造工藝可通過一些技術進行調整，但固體電解質隔離層的制造和鋰金屬陽極的集成將要全新的工藝。

盡管目前在消費電子、工業和汽車應用中普遍存在，但常規鋰離子電池存在許多問題，包括原材料可用性、安全問題以及有限的儲能容量。研究人員Schnell表示：“為了滿足2025年對汽車應用的需求，將要800Wh/l的能量密度和超過300Wh/kg比能量的電池。”

常規鋰離子電池由兩個電極、隔板及重要由非質子有機溶劑和導電鹽組成的液體電解質構建。

研究人員表示，目前鋰離子電池面對的許多問題可以追溯到這種液體電解質。溶劑的易燃性導致電池的安全問題和副反應，導電鹽導致電池容量的衰減和老化。在電池生產過程中，電解液填充和潤濕過程以及廣泛的成型過程導致成本提升。

相比之下，由于缺乏易燃成分，全固態電池本質上更安全，并且能夠顯著提高能量密度。全固態電池采用固體電解質代替液體電解質，該固體電解質既可用作電絕緣體又用作離子導體。固體物理屏障（solidphysicalbarrier）還能夠通過防止枝晶的形成而使用鋰金屬作為陽極材料。因此，與常規石墨電池相比，其體積能量密度可新增高達70%。此外，固體電解質的電化學穩定性可以促進高容量(如硫)或高電壓陰極材料的使用。

總體而言，研究表明，盡管要在材料層面上進行不斷改進和開發，以應對電池界面穩定性和導電性受限等挑戰，但未來的研究必須更加重視材料和生產成本，以便能夠快速投入市場。