全固態電池能給IoT設備帶來哪些改變？

電子發燒友網報道（文/李寧遠）隨著半導體技術的升級，各類移動電子設備已經在我們的日常生活中成為了不可或缺的工具。其中電池技術的進步，無疑是這些移動電子設備得以普及的重要因素之一。

現在使用最普遍的莫過于鋰離子電池和鋰離子聚合物電池，在鋰電池的幫助下，移動電子設備能夠可在小尺寸的電池里儲存盡可能多的電量，并通過高輸出充放電。在移動電子設備更新換代極快的現在，鋰離子電池對于移動電子設備來說也不是沒有任何瑕疵的。

IoT設備的電池挑戰

可穿戴設備、移動電子設備這些泛IoT設備中的電池發展正在向更小的尺寸和更大容量發展。鋰離子電池在這一方面做得已經不錯了，但是因為電解質材料（可燃性有機溶劑）的原因，其弊端大家也都或多或少感受過。

首先是在低溫時，這些設備的耗電極快，需要頻繁充電，這一點想必大家都深有體會。這是因為液體電解質在低溫環境下離子移動會變得遲鈍，電池性能會下降，電壓也會下降。相對的，高溫環境同樣不適合鋰離子電池，電池發熱也是常被詬病的問題。

甚至極端一點的情況，因為電解質材料里有可燃性有機溶劑，一旦電池受到來自外界的劇烈沖擊或者電池內部發生短路，發熱最嚴重時甚至可能會起火。

這些弊端是材料本身的特性，為了解決這些使用隱患，業內開始嘗試使用不燃固態材料代替原本的可燃性有機溶劑，這種電池被稱為全固態電池。

全固態電池優勢

全固態電池的部件均為固態，正極和負極之間電解質為固體，離子直接在固態電解質材料內部移動，不再需要隔膜隔離開正負極。固態電解質的難度在于材料，很長一段時間，業內都沒有找到能讓足夠的電向電極流動的固體材料。隨著固態電解質材料的突破，全固態電池的開發開始走上快車道。

通過將電解質從液體變為固體，首先解決了低溫與高溫耐受問題，固態電解質中離子受低溫影響的程度會減弱很多，不會影響到電池性能。高溫發熱這一點同樣有著顯著的優化，而且因為不再含有可燃材料，安全系數大大提升。

耐高溫帶來的另一個好處是，固態電池在充電時不會因充電功率的提升而出現明顯的過熱，相關的快充技術能夠更好地應用在固態電池上而不用擔心安全風險。

鋰離子電池依靠化學反應來提供電能，隨著反應次數增多，不可避免地會發生老化。全固態電池同樣會發生老化，但因為離子轉移過程并不和化學反應掛鉤，其老化速度遠低于液態電解質。使用全固態電池的移動設備在壽命上會更具優勢。

現在為了更高的電池輸出，固態電解質材料一直在取得突破。比如汽車固態電池中的硫化物電解質，不過這種材料會產生有毒氣體，降低了安全性。IoT設備安全性向來很受重視，為了在不降低安全性的前提下提高電池容量，氧化物陶瓷材料的固態電池提供了一個不錯的思路。

這種氧化物陶瓷材料，使用類似MLCC多層一體化的制作工藝，但工藝里的細節卻完全不同。在電極之間添加陶瓷材料導電體的構造，聽起來容易，但制造起來卻異常麻煩，所以目前市面上只有少數廠商才能實現。

小結

這種氧化物陶瓷固態電池，兼顧了安全性和高能量密度，能夠讓可穿戴設備、移動電子設備這些泛IoT設備發揮出更大作用。

首先其耐熱性大幅增強，很多環境嚴苛的場景里原本無法使用的IoT設備得以進入其中發揮作用。其次充電功率的提升讓IoT設備不再為電量擔憂。當然，其更高的可靠性也讓IoT設備更加安全。