固態(tài)電解質界面阻抗高于傳統(tǒng)液態(tài)電解質

低離子電導率與高界面阻抗導致了固態(tài)電池的高內阻，鋰離子在電池內部傳輸效率低，在高倍率大電流下的運動能力更差，直接影響電池的能量密度與功率密度。

固態(tài)電池的三大體系各有優(yōu)勢，其中聚合物電解質屬于有機電解質，氧化物與硫化物屬于無機陶瓷電解質?？v覽全球固態(tài)電池企業(yè)，有初創(chuàng)公司，也不乏國際廠商，企業(yè)之間獨踞山頭信仰不同的電解質體系，未出現技術流動或融合的態(tài)勢。歐美企業(yè)偏好氧化物與聚合物體系，而日韓企業(yè)則更多致力于解決硫化物體系的產業(yè)化難題，其中以豐田、三星等巨頭為代表。

全球固態(tài)電池企業(yè)在技術路線

聚合物體系：率先小規(guī)模量產，技術最成熟，性能上限低。聚合物體系屬于有機固態(tài)電解質，主要由聚合物基體與鋰鹽構成，量產的聚合物固態(tài)電池材料體系主要為聚環(huán)氧乙烷（PEO）-LiTFSI（LiFSI），該類電解質的優(yōu)點是高溫離子電導率高，易于加工，電極界面阻抗可控。因此成為最先實現產業(yè)化的技術方向。但其室溫離子電導率為三大體系中最低，嚴重制約了該類型電解質的發(fā)展。電導率過低+低容量正極意味著該材料的較低的能量與功率密度上限。在室溫下，過低的離子電導率（10-5S/cm或更低）使離子難以在內部遷移，在50～80℃的環(huán)境下利用才勉強接近可以實用化的10-3S/cm。此外，PEO材料的氧化電壓為3.8V，難以適配除磷酸鐵鋰以外的高能量密度正極，因此，聚合物基鋰金屬電池很難超過300Wh/kg的能量密度。

法國博洛雷公司率先將此類固態(tài)電池商業(yè)化。2011年12月其生產的以30kwh固態(tài)聚合物電池+雙電層電容器為動力系統(tǒng)的電動車駛入共享汽車市場，這也是世界上首次用于EV的商業(yè)化固態(tài)電池。據資料顯示，該公司共投入約2900輛EV，設立了約900座服務站和約4500臺充電器，服務用戶合計達到18萬人以上，其中近4成的約7萬人為活躍用戶，每天的利用次數約為1.8萬次。該產品為后來者提供了參考與指導，但并不具備商業(yè)價值。博洛雷公司的聚合物固態(tài)電池采用了Li-PEO-LFP的材料體系，能量密度為110Wh/kg，對比傳統(tǒng)電池系統(tǒng)沒有密度優(yōu)勢。由于聚合物電解質在室溫下難以工作，博洛雷為此電池系統(tǒng)搭配了200W的加熱器，發(fā)動前需通過加熱元件將電池系統(tǒng)升至60-80℃。而在面對長時間停車時，加熱器也需要一直處于工作狀態(tài)，停車時需要連接充電器。加熱器的存在，增加能耗，對電池包殼體設計增加了諸多限制，安全性也有待考究。此外，由于聚合物體系功率密度低，應對緊急起步、緊急加速等場景需配載雙電層電容器彌補輸出。

聚合物體系可卷對卷生產，量產能力最好。由于聚合物薄膜擁有彈性和粘性，博洛雷與SEEO公司的電解質均可由卷對卷的方式量產。卷對卷印刷技術在薄膜太陽能電池、印刷等領域已有較廣泛應用，其技術相對成熟，成本低廉。因此，聚合物體系是當前量產能力最強固態(tài)電池。與無機固態(tài)電解質復合是潛在的發(fā)展方向。將聚合物體系與其他無機固態(tài)電解質體系復合能改善聚合物體系的電導率，并能較好結合兩者優(yōu)勢，實現“剛柔并濟。