未来将推出防爆固态电池？有望成为下一代王者！

固态电池是下一代电池，可以取代当前大多数智能手机和电动汽车中使用的锂离子电池。由于这种电池是由固态电解质而不是液态电解质组成的，因此它能够大大地减少着火或爆炸的风险。电池通常会在内部液体溢出与外面的空气或水接触的时候发生爆炸。

由于电池爆炸问题是智能手机包括三星Galaxy和苹果iPhone长期存在的问题，因此人们很关注下一代电池的发展。去年，在多起GalaxyNote7手机电池爆炸事件发生后，三星停止了生产这款手机。

“固态电池是锂离子电池最现实的可替代产品，因为在过去10年中，固态电池的发展速度要比其他下一代电池的发展速度更快。”LG经济研究机构的一名分析师说。

但是，固态电池将需要很长的时间才能被应用到汽车上。而且，它必须经过严格的安全检测，因为它直接关系到司机的生命安全。

“这种电池将会率先在智能手机上应用，等到它的安全性被完全证实后，才会推广到电动汽车中。这种电池在汽车上的应用可能要等到2025年。”三星SDI公司的一名消息人士说。

目前，日本汽车制造商丰田拥有全世界最先进的固态电池技术。它的东富士技术中心有大约200个工程师在研发固态电池。它希望到2020年左右对这种电池进行商业化推广。

与丰田不同，三星SDI公司和LGChem可能会先推出针对电动汽车的“类固体电池”，而不是直接批量生产固态电池。专家称，这种类固态电池包含有一部分液态电解质，它的安全性高于锂离子电池，而且比固态电池易于生产。
 

固态电解液，主要分为无机和有机固态电解液。我们常规使用的锂离子电池中主要是用液态的有机电解液，缺点在于有毒、怕水、电压低。而使用无机固态电解液，最主要的优点在于不怕水、不易燃、电压高等。如上图所示，我们可以看出从常温到200°C以内我们有很多的选择。但是考虑到固体电解质的离子电导率相比于液体的有机电解液(10-2Scm-1)，我们可以看到Glass-electrolyte，Glass-ceramicelectrolyte，Li10GeP2S12，Li3.25Ge0.25P0.75S4都是很不错的选择。但是对于大规模的工业化生产而言，固态电解质不仅需要较高的离子传导率，较宽的运行温度和电压区间，而且还要有较高的安全性和经济实用性。例如氧化物型固态电解液包括陶瓷材料、NASICON型等，他们被看作是未来最有可能大规模使用的固态电解液。

因为他们能够提供富锂或者是三维的晶体结构，能够促进锂离子在固态电解质中的传导，如图3所示。那么，如此高大上的固态电解液又有哪些挑战呢?以至于到现在都还很难大规模商业化。首先，固态的电解液和液态的电解液相比，固态的不需要隔膜，可以大大的提升体积能量密度，但是锂离子在固体中的传导率比液相电解液中要低很多，所以固态电池有个通病就是倍率性能比较差，通俗点说就是，当我们使用安装了固态电池的汽车加速或者爬坡时，往往都是力不从心。其次，就是固态电解质在制备的过程中，不仅需要高温，而且需要严格的配比混合均匀，最关键的是对于工业化生产很难保证材料的一致性。另外，固态电解质的厚度对于电池整体的性能也具有致命的影响，因为关系着锂离子在电池内部的扩散等等，因此在工业化生产过程中固体电解液的拉伸和耐压等机械性能也是一个不小的挑战，它们需要始终保持成膜不能够破碎。因此，固态电池的发展还有很长的路要走。而且，如果使用一种单一的固态电解质很难一次性解决的所有面临的问题，所以，在未来一种高效的混合的固态电解质策略可能被采用，因为能够最优化的均衡各种利弊关系，只有这样才能在最短时间内推进储能器件的发展。