動(dòng)力電池領(lǐng)域公認(rèn)：如果電動(dòng)汽車的電池能量密度可以從當(dāng)前主流電池的160Wh/kg，提升至400Wh/kg，電動(dòng)汽車完全可以取代傳統(tǒng)燃油車。
圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》 ?
因此，國內(nèi)外電池廠商開始研發(fā)下一代的動(dòng)力電池。其中，固態(tài)電池研發(fā)技術(shù)路徑是被寄予厚望的“超級(jí)電池”研發(fā)技術(shù)路徑。 ?
有機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2030年，全球固態(tài)電池需求預(yù)計(jì)可達(dá)500GWh，市場規(guī)?？沙^3000億元人民幣。 ? 與此同時(shí)，固態(tài)電池的研發(fā)也成為國家戰(zhàn)略。目前，中國、美國、日本、德國等世界主要經(jīng)濟(jì)體均制定了各自的固態(tài)電池發(fā)展規(guī)劃。
各國發(fā)展規(guī)劃總括如下：在2020-2025年期間致力于提升電池能量密度，并逐步向固態(tài)電池轉(zhuǎn)變；2030年前后，研發(fā)出商業(yè)化運(yùn)用的全固態(tài)電池（含個(gè)人理解）。 ? 目前，日本的豐田、松下、本田，韓國的LG，德國的寶馬、大眾，中國的寧德時(shí)代、比亞迪等動(dòng)力電池巨頭均已布局固態(tài)電池領(lǐng)域。 ?
下文主要介紹固態(tài)鋰電池 ? ?
1、固態(tài)鋰電池的工作原理 ? 固態(tài)鋰電池的工作原理與傳統(tǒng)的基于有機(jī)電解液的鋰離子電池的工作原理相同。 ? 充電時(shí)，鋰離子從正極脫出，經(jīng)電解液（質(zhì)）傳輸，進(jìn)入負(fù)極，電子從外電路，由正極轉(zhuǎn)移到負(fù)極。在放電過程中，鋰離子從負(fù)極脫出，經(jīng)電解液（質(zhì)）傳輸，進(jìn)入正極，電子從外電路，由負(fù)極轉(zhuǎn)移到正極。 ?
在固態(tài)鋰電池中，固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中的隔膜和電解液，實(shí)現(xiàn)正負(fù)極之間的鋰離子傳輸和阻擋電子的作用。 ? ?
2、固態(tài)鋰電池的優(yōu)點(diǎn) ? 在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，溶劑及鋰鹽的副反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致電池容量衰減、電池老化、電池安全性能降低等問題。并且當(dāng)金屬鋰為負(fù)極時(shí)，金屬鋰的非均勻沉積，會(huì)導(dǎo)致鋰枝晶生長，鋰枝晶生長可能穿透隔膜，造成電池短路。 ?
相比傳統(tǒng)的鋰離子電池，固態(tài)電池具有如下優(yōu)點(diǎn)： ?
（1）安全性更高。基于無機(jī)固體電解質(zhì)的固態(tài)電池中不存在基于有機(jī)電解液鋰離子電池的漏液及爆炸等安全性問題。 ?
（2）工作溫度范圍更寬。寬離子電池（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料理解：工作溫度范圍更寬的傳統(tǒng)鋰離子電池）在高溫工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)熱失控。低溫工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)液體電解液凝固的問題?；跓o機(jī)固體電解質(zhì)的固態(tài)電池，可以避免寬離子電池的上述問題。 ?
（3）能量密度可更高。在估算電池實(shí)際能量密度時(shí)，必須考慮活性材料容量極限，以及所有非活性組分（電解質(zhì)、電極添加劑、金屬負(fù)極等）重量。 ?
如果僅用固體電解質(zhì)代替液態(tài)電解液，電池的體積能量密度基本保持不變。但因?yàn)楣腆w電解質(zhì)的密度比液態(tài)電解液高，所以非金屬鋰負(fù)極的固態(tài)電池的質(zhì)量能量密度比相應(yīng)的液態(tài)鋰電池低。 ?
如果將電池電壓從4.2V提高到5V，電池能量密度可提高20%以上。若采用電化學(xué)穩(wěn)定性高的電解質(zhì)體系匹配高容量、高電壓正極、金屬鋰負(fù)極，可進(jìn)一步提高固態(tài)電池能量密度。 ?
綜上，固態(tài)鋰離子電池能量密度可更高于傳統(tǒng)鋰離子電池能量密度（含個(gè)人理解）。 ?
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圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》 ? ?
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審核編輯：劉清