充電時(shí)間極短，續(xù)航路程超長(zhǎng)，好多新聞皆是這樣形容固態(tài)電池的。前一會(huì)兒電動(dòng)車子生產(chǎn)商菲斯科（Fisker）申請(qǐng)了一項(xiàng)固態(tài)電池專利，有媒體報(bào)導(dǎo)能使電動(dòng)車子的續(xù)航能力提升到804千米，況且使充電時(shí)間也縮小到一分鐘。之前，豐田、日立等公司也全曾聲稱已申請(qǐng)了固體電池的相干專利。從全球范疇看，固態(tài)電池有望在2025年首尾迎接商業(yè)化量產(chǎn)。

咱們不禁要問，固態(tài)電池到底有何神奇之處？現(xiàn)在，固態(tài)電池相干技藝突破、專利申請(qǐng)的新聞層出不窮，在驚嘆固態(tài)電池可行實(shí)現(xiàn)“極速充電+超長(zhǎng)續(xù)航”的時(shí)刻，也要看清能否能在平常要求下實(shí)現(xiàn)這類電池的量產(chǎn)推廣。剖析菲斯科固態(tài)電池超高功能的實(shí)現(xiàn)路徑，筆者請(qǐng)教相干行家得出的結(jié)論是，假如采納聚合物固態(tài)電解質(zhì)路線，這類極速快充很可能是構(gòu)建在實(shí)驗(yàn)室特殊要求（高溫充電）下試驗(yàn)樣件根基之上的�！皰侀_商業(yè)化談技藝”皆是耍流氓，在咱們關(guān)心資料技藝新突破時(shí)，無(wú)妨也多關(guān)心一下固態(tài)電池的制造工藝及量產(chǎn)設(shè)施有何等進(jìn)展。

“固態(tài)”到底是個(gè)甚么概念？

顧名思義，電解液在常溫下的物質(zhì)形態(tài)是液體，具備必定的流動(dòng)性，而所謂的固態(tài)電解質(zhì)便是要將這類液態(tài)（或膠態(tài)）的擴(kuò)散系替換成固態(tài)電解質(zhì)。

比較于具備流動(dòng)性的電解液，固態(tài)電解質(zhì)的特色十分顯著：

平安性極高——固態(tài)電解質(zhì)不可燃、沒有腐蝕、不揮發(fā)、不存留漏液難題，克服了鋰枝晶景象，于是全固態(tài)電池具備極高平安性；

能量密度提高——固態(tài)電解質(zhì)比有機(jī)電解液普及具備更寬的電化學(xué)窗口，有益于進(jìn)一步提高電池的能量密度；固態(tài)電解質(zhì)能阻隔鋰枝晶生長(zhǎng)，資料利用體制范疇大幅提高，為具備更高能量密度體積的新款鋰電技藝奠定根基。

極速充電是如何做到的？

回過頭來(lái)再看Fisker的這項(xiàng)固態(tài)電池專利，外界傳聞“充電1分鐘續(xù)航800km”的說法過于籠統(tǒng)，無(wú)準(zhǔn)確詳細(xì)機(jī)動(dòng)車和工況。筆者請(qǐng)教相干行家得出的結(jié)論是，假如采納聚合物固態(tài)電解質(zhì)路線，這類極速快充很可能是構(gòu)建在實(shí)驗(yàn)室特殊要求（高溫充電）下試驗(yàn)樣件根基之上的。

依照此前報(bào)導(dǎo)的說法，F(xiàn)isker的專利采納了所謂的“三維固態(tài)”電解質(zhì)，這一絲十分適合沒有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的特色。盡管有些沒有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)（例如鑒于團(tuán)簇離子的反鈣鈦礦鋰離子超導(dǎo)體）在室溫下具備可行和液態(tài)電解質(zhì)比較擬的離子電導(dǎo)率，可是在空間浮動(dòng)（這便是為何好多固態(tài)電池樣件皆是做成軟包疊片電池）、界面電荷轉(zhuǎn)嫁電阻、靈活性和較差的重復(fù)穩(wěn)固性等方面存留諸多難題。

Fisker估計(jì)他們的固態(tài)電極技藝可行在2023年被用在電動(dòng)車子中，這種與許多數(shù)相干電池的企業(yè)的時(shí)間點(diǎn)十分契合，從全球范疇看，估計(jì)固態(tài)電池會(huì)在2020年左右能夠?qū)崿F(xiàn)小批量的量產(chǎn)。寶馬聲稱有望于2026年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池突破性進(jìn)展并隨后量產(chǎn)；豐田也正好全力研發(fā)固態(tài)電池，而且曾經(jīng)開發(fā)出能量密度為400 Wh/千克的電池原型，大約在2020年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化利用，估計(jì)到2025年能獲得實(shí)際性改進(jìn)。

工藝尚未老練

市面子上常見鋰離子電池，源于電解液為有機(jī)溶劑體制，電池的正、負(fù)極須要用隔膜分隔開來(lái)，防止兩極接近而短路，而固態(tài)電池則不要隔膜�？此剖墙档土酥圃旃に嚕�但實(shí)質(zhì)上固態(tài)電池卻面對(duì)著更多難題。

北京衛(wèi)藍(lán)新燃料科技局限企業(yè)總經(jīng)理俞會(huì)根指明，源于固態(tài)電池的電解質(zhì)資料均為固體，導(dǎo)電進(jìn)程是點(diǎn)接近，因而電池生產(chǎn)進(jìn)程中需解決鑒于界面阻抗大、界面穩(wěn)固性不良、界面應(yīng)力浮動(dòng)等引起的難題；另外，固態(tài)電解質(zhì)在充放電進(jìn)程中空間膨脹和收縮，導(dǎo)致界面簡(jiǎn)單分離，就現(xiàn)階段技藝水準(zhǔn)而言，另有較大的提高體積。

為了適應(yīng)不同的固態(tài)電解質(zhì)，常見的磷酸鐵鋰和NMC三元鋰正極資料、石墨負(fù)極資料可能沒有辦法很沒有問題適用與固體電解質(zhì)，須要設(shè)置和建立與固態(tài)電解質(zhì)相配合的電極，探討和開發(fā)出符合于固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池新體制。

從理論的提議時(shí)間來(lái)看，固態(tài)電池其實(shí)不是一種新的概念，但好幾年來(lái)，研發(fā)上的進(jìn)展并未想象那末迅速。即使能在本錢上的下降，電池從實(shí)驗(yàn)室到終歸的量產(chǎn)也須要時(shí)間。日韓、美國(guó)、歐洲等若干國(guó)度的固態(tài)電池技藝根本都處于小容量樣品電芯階段，量產(chǎn)工藝不老練，固態(tài)電池距商業(yè)化利用另有很長(zhǎng)的路要走。

當(dāng)前，如何制備出穩(wěn)固性好、電導(dǎo)率高的電解質(zhì)資料顯得十分要緊，采納固體電解質(zhì)制備全固態(tài)電池可行從基本上解決鋰離子電池現(xiàn)存的平安難題。為了實(shí)現(xiàn)固體電解質(zhì)的實(shí)質(zhì)利用，要害要使其滿足之下方面的功能：

1、常溫離子電導(dǎo)率應(yīng)達(dá)到10-3S/厘米或更高；

2、具備沒有問題電化學(xué)和化學(xué)穩(wěn)固性；

3、與電極之中相容性很好；

4、多孔的構(gòu)造和高的吸液率；

5、有較沒有問題拉伸率和機(jī)械強(qiáng)度。

正如液態(tài)鋰離子電池，在20世紀(jì)70年代，相干的理念和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證就在齊頭并進(jìn)地推行，但真實(shí)大范圍的運(yùn)用，曾經(jīng)是20世紀(jì)末了。

結(jié)語(yǔ)

作為未來(lái)能源電池技藝的一種進(jìn)行方向，咱們此刻可行對(duì)固態(tài)電池做一種容易對(duì)綜合：

1、固態(tài)電解質(zhì)比較于現(xiàn)今常見的電解液鋰離子電池，是一個(gè)技藝上的顛覆，須要設(shè)置和建立與固態(tài)電解質(zhì)相配合的電極，探討和開發(fā)出符合于固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池新體制；

2、固態(tài)電池的量產(chǎn)工藝上須要相當(dāng)大的改良，終歸能源電池單體注液機(jī)曾經(jīng)十分老練了，而固態(tài)電解質(zhì)的添加工藝還無(wú)十足成型，量產(chǎn)設(shè)施不老練；

3、在平常運(yùn)用要求下，沒有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的要害挑戰(zhàn)在于空間浮動(dòng)、界面電荷轉(zhuǎn)嫁電阻、靈活性和較差的重復(fù)穩(wěn)固性等難題；聚合物固態(tài)電解質(zhì)盡管克服了沒有機(jī)固體電解質(zhì)的這點(diǎn)有限性（具備良沒有問題靈活性而且能與電極緊密接近），可是其電化學(xué)穩(wěn)固窗口小、離子電導(dǎo)率(室溫)差。

參考文件：

電動(dòng)車子能源電池技藝探討進(jìn)展 黃學(xué)杰；

鋰離子固體電解質(zhì)的探討進(jìn)展與資產(chǎn)化現(xiàn)狀 合肥產(chǎn)業(yè)大學(xué)；

Nature子刊綜述：相關(guān)鋰電池化學(xué)反映中的固態(tài)電解質(zhì)。