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近日，據(jù)報(bào)道日本大型電池企業(yè)Maxell開發(fā)出了圓柱形全固態(tài)電池，其容量達(dá)到200毫安時(shí)，是傳統(tǒng)的陶瓷封裝型（方形）容量的25倍。新電池具有耐熱性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，而且抗沖擊性好，被認(rèn)為可以當(dāng)作主電源使用。據(jù)說，Maxell的全固態(tài)電池已被尼康的工業(yè)機(jī)械用傳感器采用等，訂單正在增加。

1月3日美國(guó)固態(tài)電池QuantumScape公司表示，其固態(tài)電池通過了德國(guó)大眾公司的50萬公里耐久性測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)還顯示，配備 QuantumScape電池的電動(dòng)汽車，WLTP 續(xù)航里程為 500-600公里，在電池的全生命周期內(nèi)，可以行駛超過50萬公里，不會(huì)有任何續(xù)航能力衰退。

盡管從歐洲到日本，都在加速開發(fā)全固態(tài)電池, 但鑒于技術(shù)難題和高昂成本，未來一兩年內(nèi)半固態(tài)電池或?qū)⒊蔀殡姵丶夹g(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的重要發(fā)展方向。

首先，我們來了解下半固態(tài)電池和全固態(tài)電池的區(qū)別是什么。

半固態(tài)電池：相比液態(tài)電池，半固態(tài)電池減少電解液的用量，增加聚合物+氧化物復(fù)合電解質(zhì)，其中聚合物以框架網(wǎng)絡(luò)形式填充，氧化物主要以隔膜涂覆+正負(fù)極包覆形式添加，此外負(fù)極從石墨體系升級(jí)到預(yù)鋰化的硅基負(fù)極/鋰金屬負(fù)極，正極從高鎳升級(jí)到了高鎳高電壓/富鋰錳基等，隔膜仍保留并涂覆固態(tài)電解質(zhì)涂層，鋰鹽從LiPF6升級(jí)為L(zhǎng)iTFSI，封裝方式主要采用卷繞/疊片+方形/軟包的方式，能量密度可達(dá)350Wh/kg以上。

全固態(tài)電池：相比液態(tài)電池，全固態(tài)電池取消原有電解液，選用聚合物/氧化物/硫化物體系作為固態(tài)電解質(zhì)，以薄膜的形式分割正負(fù)極，從而替代隔膜的作用，其中聚合物性能上限較低，氧化物目前進(jìn)展較快，硫化物未來潛力最大，負(fù)極從石墨體系升級(jí)到預(yù)鋰化的硅基負(fù)極/鋰金屬負(fù)極，正極從高鎳升級(jí)到了超高鎳/鎳錳酸鋰/富鋰錳基等，封裝方式采用疊片+軟包的方式，能量密度可達(dá)500Wh/kg。

固態(tài)電池界面為固-固接觸，離子電導(dǎo)率低、界面穩(wěn)定性差，存在循環(huán)、快充等問題，制約其商業(yè)化進(jìn)程。

材料端離子電導(dǎo)率低：固態(tài)電池中，電極與電解質(zhì)之間的界面接觸由固-液接觸變?yōu)楣?固接觸，由于固相無潤(rùn)濕性，因此接觸面積小，形成更高的界面電阻。同時(shí)固體電解質(zhì)中有大量的晶界存在，且晶界電阻往往高于材料本體電阻，不利于鋰離子在正負(fù)極之間傳輸，從而影響快充性能和循環(huán)壽命。

循環(huán)壽命差：固-固接觸為剛性接觸，對(duì)電極材料體積變化更為敏感，循環(huán)過程中容易造成電極顆粒之間以及電極顆粒與電解質(zhì)接觸變差，造成應(yīng)力堆積，導(dǎo)致電化學(xué)性能衰減，甚至導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，造成容量迅速衰減，導(dǎo)致循環(huán)壽命差的問題。

全固態(tài)電池界面接觸問題較為嚴(yán)重，工藝尚不成熟，生產(chǎn)成本高昂。固態(tài)電解質(zhì)缺乏流動(dòng)性，導(dǎo)致固-固接觸面積小，阻抗增大等問題出現(xiàn)，整體電導(dǎo)率較低，制約固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

固態(tài)電解質(zhì)是實(shí)現(xiàn)高安全性、能量密度、循環(huán)壽命性能的關(guān)鍵。根據(jù)電解質(zhì)的種類，可分為氧化物、硫化物、聚合物三種路線。聚合物體系率先在歐洲商業(yè)化，優(yōu)點(diǎn)為易于加工、生產(chǎn)工藝兼容、界面相容性好、機(jī)械性能好，缺點(diǎn)為常溫離子電導(dǎo)率低、電化學(xué)窗口略窄、熱穩(wěn)定性和能量密度提升有限，因此制約了其大規(guī)模應(yīng)用；氧化物綜合性能最好，優(yōu)點(diǎn)為電化學(xué)窗口寬、熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高，缺點(diǎn)為難以加工、界面相容性差、電導(dǎo)率一般。整體看，氧化物體系制備難度適中，較多人和國(guó)內(nèi)企業(yè)選取此路線，預(yù)計(jì)采用與聚合物復(fù)合的方式，在半固態(tài)電池中率先規(guī)?；b車；硫化物發(fā)展?jié)摿ψ畲?，?yōu)點(diǎn)為電導(dǎo)率高、兼具強(qiáng)度與加工性能、界面相容性好，缺點(diǎn)為與正極材料兼容度差、對(duì)鋰金屬穩(wěn)定性差、對(duì)氧氣和水分敏感、存在潛在污染問題、生產(chǎn)工藝要求高。硫化物目前處于研發(fā)階段，但后續(xù)發(fā)展?jié)摿ψ畲螅に囃黄坪?，可能成為未來主流路線。

根據(jù)目前來看，固態(tài)電池市場(chǎng)上早已有之，但不是應(yīng)用于汽車動(dòng)力。如果應(yīng)用于汽車動(dòng)力市場(chǎng)的車規(guī)級(jí)固態(tài)電池得到量產(chǎn)，那無疑將開創(chuàng)一個(gè)新時(shí)代。

海外市場(chǎng)似乎挺樂觀，并發(fā)力直接開發(fā)車規(guī)級(jí)全固態(tài)電池；國(guó)內(nèi)市場(chǎng)則更穩(wěn)健與實(shí)在些，目前半固態(tài)電池已量產(chǎn)并應(yīng)用，下一步就是全固態(tài)電池的推出了。

近兩年，不少人認(rèn)為，2030年才能到達(dá)固態(tài)電池時(shí)代。然而，綜合目前趨勢(shì)來看，固態(tài)電池時(shí)代或?qū)⒏斓絹?，各大電池廠商需要早作準(zhǔn)備！