固态电池的成为突破的选择

电池的升级对于汽车行业的重要性不言而喻，仅从市场最看重的成本而言，电池就占了整车成本的一半。汽车其他的零部件技术已经成熟，想要据此大幅度降低成本几乎是不可能的了，那么想要降低价格以获得市场优势，就不得不在电池上想办法，可以说谁掌握了电池，谁就掌握了汽车。在众多电池技术的研发中，固态电池被当成是下一个风口，众多企业纷纷投资研发，希望获得突破。

不久前，财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委联合发布了《关于调整汽车推广应用财政补贴政策的通知》，其中明确规定了动力电池补贴“增加动力电池系统的质量能量密度要求，不低于90Wh/kg，对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴。

而在四部委印发的《促进动力电池产业发展行动方案》中，更是明确了到2020年，锂离子动力电池单体要达到300Wh/kg，这对于动力电池来说绝非易事，而固态电池技术很可能是为数不多的有希望的解决方案。

固态电池的优缺点分析

前面有不少文章说过了固态电池的优缺点，在此笔者简单的再解释一下。

优点：

1、安全性能高。安全是最重要的，仅凭这一点固态电池就有了很大的优势。那么为什么固态电池安全性高呢？因为液态的电解质短路时，温度升高，将电解质点燃而发生爆炸。但固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题。

2、能量密度高。能量密度高主要是因为固态电解质一般拥有较宽的电化学窗口，就像一个个小框一样，因此可以装更多的高电压正极材料。加上固态电池体积小、稳定，可以让电池管理更为简化，能量密度自然会大大提高。

3、相对较轻。在传统锂离子电池中，隔膜和电解液加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量，而使用固态电解质自然就可以减小体积和质量。

4、循环性能强。固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜的问题和锂枝晶现象，大大提升了锂电池的循环性和使用寿命。

缺点：

1、界面阻抗过大。固态电解质与电极材料之间的界面是固-固状态，因此电极与电解质之间的有效接触较弱，离子在固体物质中传输动力学低。

2、快充比较难。电池的阻抗、电导率等问题表现出来就是内阻大，就会阻碍充电，而且因为内阻大，在充电过程中会造成能量的损失，这部分能量的浪费是无法忽视的问题。

3、成本价格高。成本是阻止商业化的最大因素，没有利润，自然没有市场。固态电池制备工艺不够成熟，电池使用数据收集不全面。仅是在全固态电池的电解质制造，固-固界面优化这两个核心问题技术上的不成熟就足够让固态电池的成本居高不下了。

固态电池研究进展

不久前记者从青岛市科技局获悉，依托中科院青岛能源与过程研究所建设的青岛市太阳能与储能技术重点实验室创新造性地提出了“刚柔并济”聚合物电解质的设计理念，构建了复合电解质材料体系，制备出一系列综合性能优异的固态聚合物电解质体系，有效解决了聚合物电解质各项性能不能兼顾的难题，发展了新型的固态电解质关键材料体系。据悉，实验室开发的固态锂电池通过了国家深海基地管理中心的8000米和11000米压力舱第三方检测。

中科院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室研究员郭玉国课题组在金属锂负极、固体电解质及固态电池研究方面取得系列进展。研究人员提出并开发了一种原位处理技术，成功在金属锂表面形成具有高杨氏模量、快速锂离子输运能力的磷酸锂固体电解质界面膜，有效减少了金属锂与电解液的副反应，抑制了锂枝晶的生长，实现了金属锂/电解质界面的均匀调控，有效控制碳球表面金属锂枝晶的生长并大幅提高锂的利用率，在负极容量仅过量5%的条件下，电池仍能长期稳定循环。

2017年8月，日本日立公司的研究人员宣布，其固态电池技术已研发完成。日立正在与一个未公开的日本电池制造商合作，完善一些细节上的问题，并在2020年之前将固态电池投放市场。

2017年6月，丰田向美国提交的一份编号为20170179545的固态电池专利申请被公开。研究表明，该固态电池由硫化固态电解质和电极活性材料构成，其中，电解质材料的组成包括锂、磷、硫、碘等四种元素；正极材料则包含了一种磷酸酯。该磷酸酯在正极材料中的重量占比范围在1~30%不等。通过在正极材料中添加磷酸酯，该固态锂电池的热稳定性得以改善。7月，丰田表示，计划于2022年开始销售由全固态电池提供动力的电动车。

宁德时代研发经理郭永胜表示，宁德时代正在积极布局动力电池下一代技术，在固态锂电池方面的投入研发比较多，同时也在开发固态电池的制造工艺。

固态电池的时代已经到来

固态电池其实并不是多么新鲜的事物。早在2010年，丰田就一直在固态电池领域默默探索。但是一直没有起色，直到2016年12月份向美国专利局提交的固态电池专利终于获批，才一鸣惊人，博得各大版面的头条。中国工程院陈立泉院士也曾表示，如果现在还不布局全固态电池，将会错失发展时机。

北京理工大学电动车辆国家工程实验室、中国电工技术学会电动车辆专业委员会委员孙立清博士曾表示，固态电解质电池将是下一个风口，是电池未来主要发展趋势。

美国麻省理工学院博士后王燕（音译）和材料与工程学教授格布兰德·塞达尔表示，固态电解质将是“一个真正的游戏规则颠覆者”，它将打造出一款完美的电池——固态电解质电池，解决目前锂离子电池所面临的绝大多数问题，让电池的寿命、安全性以及成本之间实现最佳平衡。