傳統的液態鋰離子電池，被科學家們喻為“搖椅式電池”，搖椅兩端為電池的正負兩極，中間為電解質(液態)。其中的鋰離子如同優秀的運動員在正負兩極間來回奔跑，在運動過程中即完成電池的充放電過程。

然而，這種看似有趣的結構卻存在隱患。據不完全統計，今年上半年電動汽車發生過10起燃燒事故。某消防單位對此總結，新能源汽車發生燃燒最為常見的重要場景表現為充電過程中的燃燒，此外，電池在行駛或停駛過程中也會出現燃燒。

不久前，在北京召開的第二屆儲能電池技術發展方向研討會上，就目前電池存在的問題，與會專家提出固態電池相對是未來比較理想的選擇，并在如何提升其能量密度與安全性方面提出發展路徑。

可繼承液態鋰離子電池“江湖地位”

液態鋰離子電池為何會頻發爆炸，有專家分析，原因在于傳統鋰離子電池在大電流下工作有可能出現鋰枝晶，從而刺破隔膜導致短路破壞;電解液為有機液體，在高溫下會加劇發生副反應、氧化分解、出現氣體、發生燃燒的傾向。

而近年來，學術界、產業界認為采用固態電池在安全性上相對有所保障，視其可以繼承液態鋰離子電池的“江湖地位”。

“儲能的春天已經到來，儲能行業開始萌芽開花，在各類儲能技術中，電池儲能最受關注，也是發展最快的儲能技術方向。全固態鋰離子電池是規模化儲能理想的化學電源。”我國科學院電工研究所儲能技術研究組陳永翀教授表示。

專家認為，全固態鋰離子電池采用固態電解質替代傳統有機液態電解液，有望從根本主解決電池安全性問題，是電動汽車和規模化儲能理想的化學電源。

“固態電解質電池將是下一個風口，是新能源電池未來重要發展趨勢。相較于傳統鋰離子電池，固態鋰離子電池的差異在于電解質固態化，理論上存在一定的優勢。”北京理工大學電動汽車輛國家工程實驗室、我國電工技術學會電動汽車輛專業委員會委員孫立清曾表示。

由于固態鋰離子電池技術采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質，取代以往鋰離子電池的電解液，大大提升鋰離子電池的能量密度。采用固態電解質，可以把電池的可燃性降低，雖然電池中有一些燃燒成分，但是固態電解質能夠起到阻止燃燒用途，由此，相比傳統的有機電池體系電池，固態電解質不會引起燃燒。

那么，固態電池的固態電解質如何工作?據專家介紹，其具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，在同樣的電量下，固態電池體積將變得更小。而且，由于固態電池中沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不要再額外新增冷卻管、電子控件等，不僅節約了成本，還能有效減輕重量。

科研與應用齊頭并進

將固態電解質引入鋰離子電池，是為了突破目前有機電解液存在的種種限制，提升電池的能量密度、功率、溫度范圍和安全性。與會專家提出，真正實現這些目標，仍需首先解決現有電解質材料本身以及與電極界面存在的一些問題。

我國科學院上海硅酸鹽研究所副研究員靳俊介紹說，近幾年我們實驗室重要開發采用固態電解質的鋰硫電池體系。用固體電解質修飾金屬鋰后，可以發現電池的循環穩定性得到很大提高。研究人員提出一個雙電解質體系鋰硫電池概念，采用具有鋰離子導電特性LAGP體系的固體電解質，在正負極間采用少量液態電解液進行界面潤濕，測試結果可以看到，首次放電比容量能夠達到理論容量80%以上，相比于普通的液態鋰硫電池得到很大提高，尤其在充放電效率方面，基本上接近100%，完全沒有液態鋰硫電池中存在的穿梭效應問題。

為了進一步解決電池的安全問題，我們把這個界面通過凝膠化，這樣保證里面沒有流動態的電解液，通過聚合物進行修飾，還可以緩沖循環過程中的體積效應。

清華大學材料學院副教授李亮亮表示，目前研發團隊正在做一個氧化物固態電解質及固態鋰離子電池的原形，采用三元正極，固態電解質膜和石墨負荷作負極，電池能量密度以及安全性非常好，容量僅僅下降不到10%，上千次循環后容量保持81%。固態電池具有高的能量密度、安全性好，可實現長時間的循環。

合肥博澳國興能源技術有限公司鄭明森博士指出，目前研發的疊片式大容量固態聚合物鋰離子電池，結構相對簡單、節點少，不要管理系統，在組裝電池組時只需串聯而非并聯。采用一些固態的電解液替代傳統的液態電解液，以解決電池的漏液，以及碰撞后燃燒問題，提高了電池的安全性。目前在合肥皇冠假日酒店建立1GWh儲能示范電站，通過184塊單體芯可供應儲能1000度電能的單元模塊，運行8個月以來，沒有加空調降溫，而電池容量并未衰減。

當然，固態電池開發還在路上，仍存在一些關鍵問題有待突破。專家表示，固體電池應用于儲能領域需考慮到長壽命、安全性等因素。另外，還需解決長期循環過程中的體積效應、穩定性和界面相容性等問題。目前正針對關鍵核心問題展開更詳細的研究。