日前，一條“充電1分鐘，續(xù)駛800公里”的消息吸引了業(yè)界的眼球，把人們的視線聚焦到了固態(tài)電池上。雖然這條由菲斯克公司所披露的消息仍然有很多值得商榷之處，但至少說明固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)顯著，有望成為新能源汽車動(dòng)力電池發(fā)展新的方向。

“目前新能源汽車大多使用的都是傳統(tǒng)的鋰離子電池，都含有液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)，不含液態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)很多。”中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授劉洪濤在接受《中國汽車報(bào)》記者采訪時(shí)介紹，相較于目前使用的液態(tài)鋰電池，固態(tài)電池具有六大顯著優(yōu)勢(shì)。

一是高安全性能，傳統(tǒng)鋰離子電池采用有機(jī)液體電解液，在過度充電、內(nèi)部短路等異常的情況下，電池容易發(fā)熱，造成電解液氣脹、自燃甚至爆炸，存在嚴(yán)重的安全隱患。而很多無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，聚合物固體電解質(zhì)相比于含有可燃溶劑的液態(tài)電解液，電池安全性也大幅提高。

二是高能量密度，固態(tài)鋰電池負(fù)極可采用金屬鋰，電池能量密度有望達(dá)到300～400Wh/kg甚至更高，其電化學(xué)穩(wěn)定窗口可達(dá)5V以上，可匹配高電壓電極材料，進(jìn)一步提升質(zhì)量能量密度；沒有液態(tài)電解質(zhì)和隔膜，減輕電池重量，壓縮電池內(nèi)部空間，提高體積能量密度；安全性提高，電池外殼及冷卻系統(tǒng)模塊得到簡化，提高系統(tǒng)能量密度。

三是循環(huán)壽命長，有望避免液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中持續(xù)形成和生長SEI膜的問題和鋰枝晶刺穿隔膜問題，大大提升金屬鋰電池的循環(huán)性和使用壽命。

四是工作溫度范圍寬，固態(tài)鋰電池針刺和高溫穩(wěn)定性極好，如全部采用無機(jī)固體電解質(zhì)，最高操作溫度有望達(dá)到300℃，從而避免正負(fù)極材料在高溫下與電解液反應(yīng)可能導(dǎo)致的熱失控。

五是生產(chǎn)效率提高，無需封裝液體，支持串行疊加排列和雙極機(jī)構(gòu)，可減少電池組中無效空間，提高生產(chǎn)效率。

六是具備柔性優(yōu)勢(shì)，全固態(tài)鋰電池可以制備成薄膜電池和柔性電池，相對(duì)于柔性液態(tài)電解質(zhì)鋰電池，封裝更為容易、安全，未來可應(yīng)用于智能穿戴和可植入式醫(yī)療設(shè)備等。

“理論上具有優(yōu)勢(shì)，就一定能吸引更多的研發(fā)力量和投入，不斷解決其中存在的問題，這對(duì)于固態(tài)電池向新能源汽車應(yīng)用靠近是有利的；但是固態(tài)電池在技術(shù)上仍有一些有待解決的問題，這也是固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的瓶頸。”吉林大學(xué)無機(jī)合成與制備化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師袁宏明在接受《中國汽車報(bào)》記者采訪時(shí)表示，解決固態(tài)電池的應(yīng)用技術(shù)問題是當(dāng)務(wù)之急。如固體電解質(zhì)材料離子電導(dǎo)率偏低；固體電解質(zhì)、電極間界面阻抗大，界面相容性較差；材料在充放電過程中體積膨脹和收縮，導(dǎo)致界面容易分離；質(zhì)量能量密度需進(jìn)一步提升；體積能量密度需進(jìn)一步提升、制備成本高等技術(shù)問題，都迫切需要研究突破。

記者在采訪中了解到，目前全球各大車企和電池廠商們使用的聚合物、氧化物、硫化物等固態(tài)電解質(zhì)均存在這樣的問題。具體來說，聚合物耐溫性不夠，穩(wěn)定性較差、離子電導(dǎo)性偏低。氧化物抗阻能力比較強(qiáng)，但離子電導(dǎo)性也無法達(dá)到要求。硫化物雖然電導(dǎo)性不錯(cuò)，又由于材料穩(wěn)定性不佳，導(dǎo)致離子傳輸性能欠缺。

事實(shí)上，往往一種全新研發(fā)的材料從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)應(yīng)用層面，一般需要十年左右的時(shí)間。而液態(tài)鋰電池從上世紀(jì)70年代出現(xiàn)，直到20世紀(jì)末才投入應(yīng)用。因此，固態(tài)電池技術(shù)要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化尚需時(shí)日。

“從固態(tài)電池的研發(fā)和量產(chǎn)現(xiàn)狀來看，聚合物基的固態(tài)電池已經(jīng)有小批量裝車示范，但屬于實(shí)驗(yàn)階段，有待解決的技術(shù)問題還不少。樂觀估計(jì)，嚴(yán)格按照車廠車型的開發(fā)流程，半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)批量上車預(yù)計(jì)還需要一定時(shí)間，真正的全固態(tài)電池批量裝車時(shí)間則還可能延后。”傅正文表示。