固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心

更寬的電化學(xué)窗口，更易搭載高電壓正極材料：提高正極材料容量需要充電至高電壓以便脫出更多的鋰，目前針對(duì)鈷酸鋰的電解質(zhì)溶液可以充電到4.45V，三元材料可以充電到4.35V，繼續(xù)充到更高電壓，液態(tài)電解液會(huì)被氧化，正極表面也會(huì)發(fā)生不可逆相變，三元811電池的推廣目前便受到了耐高壓電解液的制約。而固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)窗口更寬，可達(dá)到5V，更加適應(yīng)于高電壓型電極材料。隨著正極材料的持續(xù)升級(jí)，固態(tài)電解質(zhì)能夠做出較好的適配，有利于提升電池系統(tǒng)的能量密度

兼容金屬鋰負(fù)極，提升能量密度上限：高容量與高電壓的特性，讓金屬鋰成為繼石墨與硅負(fù)極之后的“最終負(fù)極”。為了實(shí)現(xiàn)更高的能量密度目標(biāo)，以金屬鋰為負(fù)極的電池體系已成為必然選擇。因?yàn)椋海?）鋰金屬的克容量為3860mAh/g，約為石墨（372mAh/g）的10倍，（2）金屬鋰是自然界電化學(xué)勢(shì)最低的材料，為-3.04V。同時(shí)其本身就是鋰源，正極材料選擇面更寬，可以是含鋰或不含鋰的嵌入化合物，也可以是硫或硫化物甚至空氣，分別對(duì)應(yīng)能量密度更高的鋰硫和鋰空電池，理論能量密度接近當(dāng)前電池的10倍。

鋰金屬負(fù)極體系能量密度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋰電

鋰金屬負(fù)極在當(dāng)前傳統(tǒng)液態(tài)電池體系難以實(shí)現(xiàn)。鋰金屬電池的研究最早可追溯到上世紀(jì)60年代，并在20世紀(jì)70年代已成功開發(fā)應(yīng)用于一次電池。而在可充放電池領(lǐng)域，金屬鋰負(fù)極在液態(tài)電池中存在一系列技術(shù)問題至今仍缺乏有效的解決方法，比如金屬鋰與液態(tài)電解質(zhì)界面副反應(yīng)多、SEI膜分布不均勻且不穩(wěn)定導(dǎo)致循環(huán)壽命差，金屬鋰的不均勻沉積和溶解導(dǎo)致鋰枝晶和孔洞的不均勻形成。

鋰金屬負(fù)極在液態(tài)電池中存在的應(yīng)用難題

固態(tài)電解質(zhì)在解決鋰金屬負(fù)極應(yīng)用問題上被科學(xué)界寄予厚望。研究者把解決金屬鋰負(fù)極的應(yīng)用問題寄希望于固態(tài)電解質(zhì)的使用，主要思路是避免液體電解質(zhì)中持續(xù)發(fā)生的副反應(yīng)，同時(shí)利用固體電解質(zhì)的力學(xué)與電學(xué)特性抑制鋰枝晶的形成。此外，由于固態(tài)電解質(zhì)將正極與負(fù)極材料隔離開，不會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶刺破隔膜的短路效應(yīng)?？偠灾虘B(tài)電解質(zhì)對(duì)于鋰金屬負(fù)極擁有更好的兼容性，鋰金屬材料將在固態(tài)電池平臺(tái)上率先應(yīng)用。