颠覆电动汽车行业？固态电池到底是什么

12月9日，一则“丰田汽车有望成为全球首家量产搭载固态电池汽车厂商”的重磅新闻轰动市场。

《日经新闻》报道，丰田目前正在开发的固态电池汽车，在同等条件下的续航里程是采用传统锂离子电池的超过两倍；而且充满电只需要大约10分钟，相比于传统电动汽车缩减了至少三分之二。

不难看出，相对于传统锂电子电池，固态电池不仅意味着安全性的提升，充电时间和续航里程也有提高。对整个汽车行业而言，如果固态电池电动车量产，那么电动车行业都将迎来颠覆性转变。

那么固态电池到底是什么？

什么是固态电池？

动力电池可以算作电动车的“心脏”。

这次所提到的固态电池与传统锂离子电池最大的不同在于电解质。

传统锂离子电池主要由正负极材料、电解液和隔膜组成。正负极材料决定了电池的容量，电解液及隔膜作为传输锂离子的介质。

固态电池则是使用固体电解质，替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜。固态锂电池之所以受欢迎，主要是各方面优势突出：不仅安全性更好、起火风险大幅降低，能量密度也高于采取相同正负极材料的传统锂电池。

天风证券从电介质材料来看，目前已经在使用或接近商用的固态电池的电解质有聚合物、硫化物和氧化物三种，氧化物固态电池是综合前景最好的。

天风证券在今年8月的一份报告中表示，氧化物电解质的优势是稳定性好，循环寿命长（可达1000次以上），能量密度较高，倍率性能较好，同时成本较低；主要缺陷是界面接触问题尚未完美解决。

相比之下，硫化物电解质工业化较难，与电极接触时的界面阻抗普遍较高；聚合物电池在移动电源市场上已经做到了量产，但是充电倍率较差，能量密度较低。

固态电池安全性能突出

尽管如今动力电池有不同的技术路线，但是各有优缺点，令电动车制造商们最头疼的问题之一就是电池起火。

目前动力电池的锂电池主要分为两个技术路线，磷酸铁锂和三元锂电池。其中三元锂电池又分为NCA镍钴铝和NCM镍钴锰。虽然三元锂电池能量密度高，但是电池安全隐患大。

天风证券在今年9月的研报中提到，锂电池快充带来的安全隐患，包括热效应和析晶。

热效应：大电流充电，内阻的增大会导致焦耳发热效应加剧带来副反应，如电解液的反应分解、产气等一系列问题。析晶：造成电池短路的危险。

相比之下，固态电池安全性能卓越，是锂电池安全性的关键解决方案之一。

核心问题：续航里程呢？

除了安全问题之外，如今阻碍许多消费者购买电动车的因素之一也包括里程问题。只有解决了续航里程和充电问题，新能源汽车的便利性才会大大提升。

电池续航里程与一个重要的参数有关：能量密度。天风证券认为，目前固态电池在突破能量密度天花板上具有优势，而且成组效率也更高；此外，固态电池也支持快充。

固态电解质体系因为减少了电解液和隔膜（换成了固态电解质），赣锋采用同样正负极的固态电池能量密度高于传统电池。而且固态电池可以采用能量密度更高的金属锂作为负极，从而进一步提升电池能量密度。赣锋预计第三代固态电池可以将电芯能量密度提升到400WH/KG。固态电池适合采用CTP刀片电池的布局，成组效率高于传统锂电池，成组阶段还能再次提升能量密度。

这家比尔·盖茨看好的公司更厉害？

近日除了丰田汽车的新闻之外，一家专注固态电池技术的初创企业QuantumScape公布了令人振奋的研发进展。

QuantumScape12月8日在官网披露，其最新试验结果显示，该公司的技术解决了阻碍高能量密度固态电池广泛采用的许多基本问题，包括充电时间、循环寿命、安全和运行温度。

基于单层电池测试的结果显示，该公司的固态电池只要15分钟就能充电80%，比传统电池或其他固态电池路线的速度更快。此外，数据还显示，该技术适应的温度范围也极为广泛，甚至在零下30摄氏度也能运行。