固態電池結構示意圖

什么是固態電池？固態電池是一個電池技術，使用固體電極和固體電解質，代替液體或聚合物凝膠電解質中的鋰離子或鋰聚合物電池。能用作固態電池中固體電解質的材料包括陶瓷，氧化物、硫化物、磷酸鹽和固體聚合物。固態電池目前已用于起搏器和可穿戴設備中。它們更安全，具有更高的能量密度，但是成本要高得多。

相較于傳統鋰離子電池，固態鋰離子電池安全性能高，無自然，爆炸的風險。氧化物和硫化物的電解質的固態電池能量密度高于采用相同正負極材料的傳統鋰電池。

固態電池的優勢

安全性：固態電池采用固態電解質，可以有效防止電池內部短路和漏液，降低熱失控風險。同時，固態電解質的化學穩定性較好，不易燃燒，因此在高溫、撞擊等極端條件下，固態電池的安全性明顯優于液態電池。

能量密度：固態電池具有較高的能量密度，一方面是因為固態電解質可以承受更高的電化學窗口，使得電池可以使用更高電壓的正極材料；另一方面，固態電池可以采用更薄、更輕的隔膜和集流體，減輕電池重量，提高能量密度。

壽命：固態電池的壽命較長，一方面是因為固態電解質可以有效抑制電池內部副反應，降低自放電速率；另一方面，固態電池的充放電循環穩定性較好，可以承受更多的充放電次數。

固態電池是使用固態電解質的電池。傳統鋰離子電池由正極材料、負極材料、電解液和隔膜組成，用于輸送離子和傳導電流。然而，液態電解質中的有機溶劑具有易燃性和高腐蝕性，抗氧化性較差，無法解決鋰枝晶問題，因此存在熱失控的風險，并限制了高電壓正極和鋰金屬負極等高能量材料的應用。相比之下，固態電池將部分或全部電解液替換為固態電解質，從而顯著提高了電池的安全性和能量密度，成為現有材料體系長期潛在的技術方向。

根據電解質的不同，電池可以分為液態（25wt%）、半固態（5-10wt%）、準固態（0-5wt%）和全固態（0wt%）四大類。其中，半固態、準固態和全固態電池統稱為固態電池。目前，聚合物、氧化物和硫化物是固態電池的三大類固體電解質。

固態電池幾乎可以解決當前汽車動力電池所有的問題，比如不易燃燒、不易爆破、無電解液走漏、不會在高溫下發生副反應、也很難短路，對溫度不敏感、更耐高壓，這是由固態電池的物理和化學性質決定的。同時由于沒有了電解液，正負極材料選擇面更廣，固態電池可以輕松實現300Wh/kg-400Wh/kg，當前汽車動力電池最高能量密度僅300Wh/kg。

審核編輯：黃飛