鉅大LARGE | 點擊量：1356次 | 2021年05月20日
固態電池真的比鋰離子電池更安全、性能更高嗎
2018年年底，成立于2010年的半固態鋰離子電池研發公司美國24M公司對外宣布，該公司已獲得D輪2180萬美元融資，資本方來自高級陶瓷制造商日本京瓷集團和全球貿易公司伊藤忠商事。
這家公司系從曾經的行業龍頭美國磷酸鐵鋰離子電池公司A123分拆出來，由我國臺灣科學家蔣業明博士創立。該公司宣稱將從2019年開始建立一個小型產業化廠，希望在2020年交付首批產品，為電動汽車開發價格合理的高能量密度電池。
24M是新一輪全球動力鋰電池產業競賽的一個縮影。從全球來看，我國、日本、韓國、德國、法國、美國、英國、澳大利亞等國家的諸多汽車公司和電池公司紛紛下注固態電池，希望打造下一個超級明星公司。
那么，為何固態電池能受到如此大的追捧？
固態電池，即使用固體電極和固體電解質的電池，而當前市面上最常見的鋰離子電池通常是含有液態電解質的。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
和鋰離子電池相比，固態電池的優勢表現在兩個方面：能量密度大和安全性能好。
據中科院物理所研究員、固態離子學課題組組長黃學杰介紹，固態鋰離子電池采用金屬鋰作為負極，固體無機或高分子材料作為電解質，能量密度比采用同類型正極材料的鋰電子電池高20%～30%。
除能量密度外，安全性是固態電池的更大優勢。對此，我國科學院青島生物能源與過程研究所副研究員董衫木表示，目前液態鋰離子電池選擇使用的液態有機電解液易燃易爆，用固態電解質代替液態電解液，是公認可以提升鋰離子電池安全性能最為有效的方法之一。
據清華大學材料學院副教授李亮亮分析，固態電解質不易燃，還不會出現液態電解液，因此不帶腐蝕性，是解決電池安全性問題的有效方法，也符合未來電池發展的趨勢。同時，固態電解質較高的機械強度也能有效地抑制電池循環過程中鋰枝晶的刺穿，使鋰金屬負極的應用成為可能。
根據固態電池中固態電解質的狀態，可以將固態電池分為全固態和半固態電池，前者的電解質是純固態，但在電芯中有少量的液態電解質，后者就是一半固態電解質、一半液態電解質，如前述的24M這家公司的產品。
雖然固態電池具有高安全性、高能量密度、循環次數高、相對較輕等特點，但界面阻抗大(電解質跟材料界面是固固狀態，不利于鋰離子傳輸)、快充難度大(高阻抗、低導電率導致內阻大)、成本高等一系列問題尚待解決。勁邦資本合伙人王榮進如此分析。
中科院青島生物能源與過程研究所研究員崔光磊認為，現在的固態電池還停留在研發階段，重要是因為固態電池存在容量衰減、內阻新增、內路短、熱失控、日歷等失效行為，降低了電池的能量密度、功率密度、循環壽命、安全性和可靠性。
從實操的角度來看，清陶新能源材料研究院院長何泓材認為，固態電池研發和生產的挑戰重要在于：高離子導電率固態電解質材料的開發、固體與固體之間的接觸界面高阻抗和穩定性、固態電池特需設備的開發等。只有對這些挑戰都找到解決方法，固態電池才能夠實現量產。
