固态电池结构示意图

什么是固态电池？固态电池是一个电池技术，使用固体电极和固体电解质，代替液体或聚合物凝胶电解质中的锂离子或锂聚合物电池。能用作固态电池中固体电解质的材料包括陶瓷，氧化物、硫化物、磷酸盐和固体聚合物。固态电池目前已用于起搏器和可穿戴设备中。它们更安全，具有更高的能量密度，但是成本要高得多。

相较于传统锂离子电池，固态锂离子电池安全性能高，无自然，爆炸的风险。氧化物和硫化物的电解质的固态电池能量密度高于采用相同正负极材料的传统锂电池。

固态电池的优势

安全性：固态电池采用固态电解质，可以有效防止电池内部短路和漏液，降低热失控风险。同时，固态电解质的化学稳定性较好，不易燃烧，因此在高温、撞击等极端条件下，固态电池的安全性明显优于液态电池。

能量密度：固态电池具有较高的能量密度，一方面是因为固态电解质可以承受更高的电化学窗口，使得电池可以使用更高电压的正极材料；另一方面，固态电池可以采用更薄、更轻的隔膜和集流体，减轻电池重量，提高能量密度。

寿命：固态电池的寿命较长，一方面是因为固态电解质可以有效抑制电池内部副反应，降低自放电速率；另一方面，固态电池的充放电循环稳定性较好，可以承受更多的充放电次数。

固态电池是使用固态电解质的电池。传统锂离子电池由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成，用于输送离子和传导电流。然而，液态电解质中的有机溶剂具有易燃性和高腐蚀性，抗氧化性较差，无法解决锂枝晶问题，因此存在热失控的风险，并限制了高电压正极和锂金属负极等高能量材料的应用。相比之下，固态电池将部分或全部电解液替换为固态电解质，从而显著提高了电池的安全性和能量密度，成为现有材料体系长期潜在的技术方向。

根据电解质的不同，电池可以分为液态（25wt%）、半固态（5-10wt%）、准固态（0-5wt%）和全固态（0wt%）四大类。其中，半固态、准固态和全固态电池统称为固态电池。目前，聚合物、氧化物和硫化物是固态电池的三大类固体电解质。

固态电池几乎可以解决当前汽车动力电池所有的问题，比如不易燃烧、不易爆破、无电解液走漏、不会在高温下发生副反应、也很难短路，对温度不敏感、更耐高压，这是由固态电池的物理和化学性质决定的。同时由于没有了电解液，正负极材料选择面更广，固态电池可以轻松实现300Wh/kg-400Wh/kg，当前汽车动力电池最高能量密度仅300Wh/kg。

审核编辑：黄飞