「一」

本質上，固態電池的原理和“傳統”的鋰電池是相同的，都是靠著鋰離子在電池的正負兩極之間穿梭往來，實現充放電的功能。不同的是，固態電池中的電解質是固態的，而傳統鋰電池的電解質是液態的。

交代一下背景：根據固態電解質材料的不同，固態電池又分成聚合物、氧化物和硫化物三大體系，其中聚合物電解質屬于有機電解質，氧化物與硫化物屬于無機陶瓷電解質。

聚合物電解質主要由聚合物基體與鋰鹽構成，其優點在于高溫離子電導率高，易于加工，電極界面阻抗可控。因此成為最先實現產業化的技術方向，法國的Bollore公司和中國的清陶就是這種技術路線。但這種電池的最大缺點也是低溫離子導電率低，在室溫下的離子電導率也是三大體系中最低的，這也就嚴重制約了該類型固態電池的發展。

對比聚合物有機固態電解質，包括氧化物與硫化物體系在內的無機固態電解質的電導率在室溫下更高，但缺點是電解質和正負電極之間的界面電阻也遠高于聚合物體系。

看似只是換了一種電解質的形態，固態電池就如此被器重。可以說固態電池之所以招人待見，就是因為其在理論上解決了當前困擾鋰電池，尤其是動力電池行業的兩大根本痛點，即能量密度和安全問題。

相較于傳統的液態電解質電池，可以說固態電池在各方面的提升都是質的飛躍：

一、能量密度大幅提高了。

因為使用了固態電解質，之前與液態電解質兼容不好的更高性能的正負極材料就可以應用上了。例如可以將負極材料從當前的石墨換成金屬鋰，金屬鋰作為負極材料，優勢天差地別的：一來負極材料換成金屬鋰后要比石墨材料減輕了很大用量，二來金屬鋰的克容量高達3860mAh/g，是石墨材料(372mAh/g)的10倍，三來金屬鋰是自然界電化學勢最低的材料，對應的正極材料選擇面更寬，可以是含鋰或不含鋰的化合物，也可以是硫或硫化物甚至是空氣(即鋰硫和鋰空電池)，理論能量密度是當前鋰電池的10倍以上。

此外，固態電解質的電化學窗口更寬，理論上可以達到5V，更加適應于高電壓型正極材料，因為提高正極材料容量需要充電至高電壓以便使其脫出更多的鋰離子，而當前三元高鎳材料的應用已然受到了耐高壓電解液的制約，因為要提高正極材料的容量就要充到更高電壓，而高電壓就會把液態電解液氧化。

所以在有固態電解質之后，理論上電池的比能量就可以輕松突破350Wh/kg的天花板，甚至超越400Wh/kg。

二、安全性能大幅提升。

液態電解質中含有易燃的有機溶劑，發生內部短路時溫度驟升容易引起燃燒，導致電池起火爆炸。雖然可以通過加裝溫控和防短路這樣的安全裝置起到一定預防作用，但終究是治標不治本，無法徹底解決安全問題。

而固體電解質材料不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題，也有望克服當前困擾整個鋰電池行業的鋰枝晶問題。同時，固態電解質的絕緣性使得其可以把電池正極與負極阻隔，從而做到有效避免正負極接觸發生短路的隱患，所以說固態電池也具有很高的安全特性。

因為固態電池具有很高的安全性，所以在系統集成時候就可以省去傳統電池PACK中很大一部分熱管理系統和安全管理系統，同時減少了組裝殼體用料。因為成組效率得到提升，進而大幅提升整個電池PACK的系統能量密度。

三、循環壽命有效拉長。

固體電解質可以避免液態電解質在充放電過程中持續形成和生長界面膜和鋰枝晶刺穿隔膜等問題，從而有大大提升了鋰電池的循環次數和使用壽命。

根據目前已有的報導，薄膜型固態電池的循環次數可以達到4.5萬次的水平了。

此外，固態電池還具有工作溫度范圍寬(可以達到300度以上)，可以疊加多個電極，使單元內串聯制備12V及24V的大電壓單體電芯成為可能，以及由于沒有廢液使二次回收更加簡單安全等優勢。

有這些亮眼的諸多優勢，固態電池看起來美好之極。但是，歷史經驗告訴我們，一般前途光明的都會緊隨著道路的曲折，而前途越光明，道路就越曲折。我們必須認識到的事實是，固態電池至今仍沒有走出實驗室階段，對于固態電池的研究，目前還是偏學術多一些。基于工程化應用方面的技術研發甚至還處于起步階段，而要到大規模量產和商業化，更是需要很長的一段路要走。

拿今天清陶號稱已經下線的小型固態電池產品為例，業界資深從業者、一個朋友告訴筆者，“跟這差不多的小型固態電池，日本人(豐田)大概在2005年就搞出來了。一直沒有大規模商業化的原因，就在于技術還遠未成熟到這個地步。”