中心提醒：笔者作过某文中，已经主要基于消耗电子产物的视角，全固态电池手艺的发展状况进行了剖析介绍。在过来的近两年中，全固态电池手艺

笔者作过某文中，已经主要基于消耗电子产物的视角，全固态电池手艺的发展状况进行了剖析介绍。在过来的近两年中，全固态电池手艺又有了进一步的发展，而电动汽车-动力电池又是时下自己关心的热门。因而本文作为前作的续篇，将重点从动力电池这一角度切入，剖析固态电池手艺用于动力电池的优缺陷。

在前作中，笔者已经开端总结了全固态电池的长处与缺陷，在这里再次归纳综合剖析以下：

优势之一：轻——能量密度高。能量密度的晋升缘由起首在于运用的电解液/质更少、更薄；然后固态电解质(尤其是以玻璃或陶瓷电解质为代表)大少数具有较宽的电化学窗口，因而其可以兼容更多高电压正极资料(比方高镍正极，镍锰尖晶石正极等)；不只如斯，全固态电池优良的平安性(优势一)、高电压化还可让电池治理系统BMS更加简化，因而最初卸车的电池系统能量密度可以进步。

而在2016年12月29日，财务部、科技部、工信部、发改委结合公布了《关于调剂新动力汽车推行使用财务补助政策的告诉》，此中明白规则了动力电池补助“添加动力电池系统的质量能量密度请求，不低于90Wh/kg，对高于120Wh/kg的按1.1倍赐与补助。”可见高能量密度曾经成为动力电池的发展标的目的，而在这方面，固态电池是有很大的发展空间和潜力的。

保守电池与全固态电池电解质/液的比照

优势之二：薄——体积小。小体积/高的体积能量密度的电池关于消耗电子品的主要性无需多言，而关于动力电池来讲，绝对松散的体积依然长短常主要的。在保守锂离子电池中，隔阂和电解液加起来占领了电池中近40%的体积和25%的质量，而运用全固态体系，无望将这一局部的占比下降。不只如斯，目前业内简直公认：负极假如想要锂金属化，运用具有优良力学和化学波动特征的固体电解质将是无效可行的计划，这可使电池能量密度与体积密度都失掉分明晋升。

另外在这里笔者必需强调：电池总有正负极，不然反响没法进行。从这个意义上说，所谓的“无负极电池”的叫法长短常过失并且好笑的。另外，一切不敢地下本人体积相干的功能的电池，体积经常很大，实践使用中会有良多问题。不报体积参数的起点也很简单，能量和功率一除以体积，数据就很好看了——报喜不报喜罢了。

优势之三：柔性化的前景。柔性电池关于消耗电子产物具有十分主要的意义，可是关于动力电池来讲，这其实不是主要需求关心的问题。假如有读者对此方面的形式感兴味，可以参考笔者的文章《柔性电化学储能器件研究停顿》，储能迷信与手艺，2017，Vol. 6，Issue (1): 52-68。

优势之四：更平安，牢靠性更优。消耗电子产物电池用量很少，可是一个手机爆炸事情就让自己众说纷纭。而一台电动汽车的电池用量是一个手机的千倍以上，电池运用极量大。相比于消耗品电池，动力电池退役情况更加繁杂，又与人毫不相关，因而其平安一向是重中之重，不管多注重也不为过。目前动力电池发展有几个冲突，比方能量密度晋升VS平安功能的保持就是特别典型的一对：三元资料在这方面就是前者有晋升，前面让人有担心的典型；而磷酸铁锂平安性不错，能量密度却已邻近“天花板”，异样让人纠结。我国最近几年来的电动汽车方面的政策曾经逐步阴暗化，请求晋升动力电池能量密度，但是在电池高能量密度化，同时请求倍任性能晋升布景下，关于电池平安功能的请求只会愈来愈刻薄。固态电池无望从根本上处理锂枝晶生成、电极资料与电解液具有繁杂反响等一系列问题，这样可以分明晋升电池退役寿命和运用过程当中的牢靠性，因而十分主要。

锂枝晶生成，发生内短路，是电池生效的主要缘由

说完长处，再说缺陷。

问题之一：快充不理想。笔者在这里想做一下改正——其适用“比较难”来描绘固态电池快充更加贴切。相比于液态电解质(电导率大多位于10-2S/cm~10-3S/cm)，固态电解质的功能则要聚集的多，从消耗电子产物用的最多的溅射工艺制备的LiPON薄膜(10-5~-6S/cm)到与液态电解质功能可以媲美的硫系资料都有，而目前幼稚度最高的BOLLORE的PEO基电解质的固态动力电池(曾经商用)，其任务温度请求要在60~80℃，缘由为什么？很简单，电解质室温下离子导电功能欠安，只好进步温度运用。不只如斯，关于电池来讲，加热需求的能量也只来自于本人的储能，因而这会影响续航里程(冬季不敢开空调取暖是如今电动汽车运用的一个十分实践的问题)。分析以上不好看出，固态电池有倍任性能很低的LiPON系列电池(实践上氧化物体系的电解质遍及倍任性能欠安)，也可以基于硫系高功能电解质做出倍任性能还不错的固态锂硫电池，可是整体来讲，作为动力电源运用，固态电池在倍任性能方面仍是有良多应战的。

典型电解质的电导率-温度转变曲线

问题之二：与快充严密相干的下一个问题：界面。关于保守锂电池来讲，电解液与电极资料之间的界面会产生繁杂的电化学反响，而在此处是固-液界面，传质等过程整体来讲比较顺畅。但是到了全固态电池，这个问题就变的比较费事了。全固态电池在此处的界面是固-固形态，这里就触及到了几个中心的资料学问题：界面的润湿、结合、热收缩婚配，并且这些不只是纯粹的迷信层面上的应战——假如固态电池最初要用到汽车上，必需要处理从尝试室到工程使用中的一系列问题。比方——

1)硫系电解质害怕水气，假如电池呈现不测沾了水怎样办？

2)良多电解质与锂金属并没有优良的润湿性，生成的界面接触不良，带来了很大的接触电阻——你电解质电导却是够高，界面电阻超等大，木桶短板呈现在这里，因而快充依然遭到了影响需求处理。

3)另有电解质对锂负极和正极资料具有不波动的景象，必需要进行改性或许界面优化，才能波动运用

4)……

因而，另有好多问题需求处理，整体来讲，关于全固态电池的研发来讲，中心一在于电解质资料自身，二在于界面功能的调控与优化。

经过堆积工艺改良固态电解质与锂的界面接触

问题之三：本钱仍然偏高，制备工艺不敷幼稚，电池退役数据搜集不全面。全固态电池是将来的主要发展标的目的曾经是业内的共鸣，可是其手艺离幼稚还比较远，各家企业都在勤奋探究适宜的制备手艺。其实不难发觉，全固态电池的电解质制造，固-固界面优化两个中心问题就足够让电池的制备手艺与保守锂电池发生较大的差异。该范畴手艺仍不幼稚，装备仅还处于探究阶段，目前只能小范围试制的固态电池，所以固态电池想要大范围运用(在电动汽车上)，在分析本钱、制备工艺、范围效应下降本钱方面另有良多的路要走——可是换一个角度思索，也阐明了有良多的时机，多是一个动力电池行业的增加点和主要打破口。因而目前曾经有相当多的国际外的工业巨子公司、START-UPS正在主动从事这方面手艺的开拓。

全球全固态电池企业研发的散布图

发展标的目的与前景

在文章《固态锂电池研发愿景与战略》中，中科院物理所李泓老师和中科院宁波资料所许晓雄老师指出了固态电池的发展道路图。归纳综合一下，从液态电解质到全固态电池的发展是要阅历一个过程的：电解质中的电解液含量将逐渐降落，从开端的凝胶电解质(如PEO)体系逐步向半固态发展，终究过渡到真实的全固态电池。而在这一过程当中，运用的负极资料也将不时深化，预锂化负极，甚至有数迷信家们曾经探究多年的锂金属负极将成为我们的终究目的。在此过程当中，电池的能量密度才能终究到达350，甚至500Wh/kg的愿景。

从液态锂离子到全固态金属锂电池逐渐发展道路图

A roadmap from tranditional lithium ion batteries to solid-state lithium batteries

实践上，做出几块原型电池还好，量产的电池想要到达350Wh/kg其实不容易。四部委比来方才印发的《推进动力电池财产发展举动计划》中，明白2020年，锂离子动力电池单体要到达300Wh/kg，这关于动力电池来讲绝非易事，而固态电池手艺极可能是为数不多的有期望的处理计划。在此，我们也呼吁社会各界有识之士，单独介入、支撑固态动力电池事业的发展，为中国制造的晋级奉献本人的一份正能量，辅佐民族工业更好的起飞。

 
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