锂电池乘势而起 固态电池也来分一杯羹吗？

日前，有媒体从美国媒体Motor1获悉，丰田将推出一款全新，配备目前正在研发的全固态电池，这款固态电池可大幅提升全新电动车的续航里程，并且缩短充电时间。这款新固态电池电动车预计将于2022年正式上市。

无论是出于政策的支持，还是满足环保法规的考虑，抑或是因为资本的青睐，纯的普及都已成为未来的必然趋势。主流汽车厂商已经表态，2020年之后纯电动汽车将会成为主流，燃油汽车则逐渐淡出历史舞台。

当然，即便这一切终将成为事实，但从目前整个汽车行业的发展来看，纯电动要成为主流尚需时日，主要原因无非几方面：成本高、充电难、续航里程和充电时间局限。所以，目前似乎混合动力技术更适合形势。不过，一直主打混动领域的丰田已经计划进军纯电动市场，并计划要靠一块“固态电池”闹一场革命，那么这块固态电池到底有什么魔力呢？今天小编带大家看看吧！

目前无论是数码电子还是汽车行业，都是最主流的技术之一，然而锂电池始终避不开安全问题，尤其在汽车领域，锂电池的散热问题需要严格的热管理系统加以规避。其次，目前纯电动汽车无法大范围普及，最主要的一个原因是锂电池的能量密度降低，制约了续航里程的提升，再者即便是大量使用了快充技术，锂电池的充电时间也是有瓶颈的，无法彻底达到消费者的期许。

比起锂电池，固态电池似乎有着不可取代的优势

第一，固态电池里没有气体、没有液体，所有材料都以固态形式存在，与锂电池相比稳定性与安全性更好；固态电池本身高安全性、高温稳定性、可能达到的柔性等其它多功能特性；

第二，固态电池的能量密度一般是锂电池的两倍，这直接决定了纯电动汽车的续航里程，如果说目前锂电池的纯电动汽车续航瓶颈只在500公里左右，那么采用了固态电池的纯电动汽车续航焦虑基本能彻底解决；

第三，固态电池体积更小、更轻薄，而且可以根据需求调整电池的形状，如此一来，纯电动汽车的电池布局可以更灵活，也不会过分侵占车内空间，车身重量的问题随之得到解决；

固态电池能量密度更高、安全性更高、不会在高温下发生副反应、同时也不必设计像那么复杂的热管理系统，可以节约成本同时降低重量。一个简单的对比：-松下生产的85kWh电池组质量达到了900kg，而固态电池创业公司SeeoInc相同容量的电池组重量只有323kg。

固态电池发展仍需时间

这似乎听起来很美好，甚至会成为纯电动汽车领域的未来之星。但固态电池同样有着绕不开的缺点：

一、固态电解质电导率总体偏低导致了其倍率性能整体偏低，内阻较大，充电速度慢。

二、现阶段固态电池的成本依然高昂，而且生产速度慢，过去几年固态电池受限于容量，更多的只能应用在小型电子产品里。

这也是为什么特斯拉和松下要孜孜不倦的捣鼓三元锂电池，还吸引宁德时代、比亚迪、LG化学和三星SDI这些主流动力电池玩家纷纷加入三元锂电池研发阵列的原因。

总而言之，固态电池的发展还处于早期阶段，上面的数据和特性都带有实验性质，距离商业化还有一段路要走。下面这张图是固态电池和等近十年来国内专利申请量对比：

从图中便可看到，固态电池与池之间的差距，虽说如此，固态电池商业化的拦路虎是成本过高，随着资本和技术研发的投入不断加大，成本也会一路下降至可商业化的水平。就是一个例子，2008年，电动跑车Roadster搭载的电池组成本高达1200美元/kWh，到2016年，特斯拉电池组成本已经下降至190美元/kWh。

在固态离子学中，固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。固态电池一般功率密度较低，能量密度较高。由于固态电池的功率重量比较高，所以它是很理想的电池。

专家预测，2020年固态电池技术研发有望取得突破性进展，在成本、能量密度和生产过程等方面进一步赶超技术。2030年，锂离子电池将不再是电动汽车电池主流，但其在某些电子原件领域仍有一席之地。

“如果能量密度进一步提高，大于500瓦时/公斤的话，从现在开始就要考虑固态锂电池，以及锂空气电池、锂硫电池等新的电化学体系探索研究”，中国工程院院士陈立泉在谈到电池的未来发展时也如此表示。电动汽车产业中长期发展需要进行技术储备，固态电池有望成为我国下一代车用动力电池的重要技术路线。

未来的技术路线为何会是固态电池？

当今占据技术主流的是锂离子电池，但是从长期来看，固态电池或许更能满足人们对高能量和高安全性的现实需求。

工作原理上，固态锂电池和传统的锂电池并无区别。传统的液态锂电池被称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为液态电解质。锂离子像一个运动员，在摇椅两端来回奔跑，锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程就完成了。而固态电池只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。

固态电池有很多优势，发展前景值得期待。其中，两个最明显的优势就是能量密度更高，运行更安全。使用了全固态电解质后，锂离子电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以大大减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。

现在许多实验室中，都已经可以小规模批量试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池。固态电池在大电流下工作不会因出现锂枝晶而刺破隔膜导致短路，不会在高温下发生副反应，不会因产生气体而发生燃烧，因此，安全性被认为是固态电池发展的最根本驱动力之一。

当然，现今技术日新月异，发展迅速，固态电池可能是未来电池技术的发展方向之一，但也不能说固态电池就是最好的。此外比如燃料电池、超级电容器、铝空气电池、镁电池等，在理念上都有较大的发展空间，而最终，要看哪种路线发展更快、更接地气，更能在商业化的规模和成本方面达到完美的平衡点。要达到完美的平衡点，首先，使用的材料必须不能是高成本且稀有的。其次，要在各个行业和领域都有实现大规模应用的可能。

从理论的提出时间来看，固态电池并不是一个新的概念，但多年来，研发上的进展并没有想象那么快速。韩国三星的一位技术人员认为，即便最终能做到成本上的降低，电池从实验室到最终的量产也需要不短的时间。正如液态锂电池，在上世纪70年代，相关的理念和实验认证就在齐头并进地推进，但真正大规模的使用，已经是20世纪末了。