你对全固态锂电池了解多少？全固态锂电池可能具备的优势讲解

1. 全固态锂电池概述

全固态锂电池中的所有材料均使用固体材料，不含有任何液体。全固态锂电池又分为全固态锂离子电池和全固态金属锂电池，二者的区别在于前者负极不含有金属锂，后者负极为金属锂。

全固态金属锂电池的研究要早于液态锂离子电池，但是由于锂金属的使用导致的安全问题（锂枝晶）不能应用于市场--也可参见我前一篇关于Goodenough老爷子的一篇文章~
从技术发展趋势来看，相比液态锂离子电池，全固态金属锂电池有可能具有安全性能好、能量密度高和循环寿命长等优点。近年来，固体电解质材料，特别是硫化物电解质材料在离子电导率方面取得了重大突破，因此全固态锂电池技术渐渐开始引起世界范围内的研发机构和大型企业的重视。

2.全固态锂电池的分类

伴随着全固态锂电池热的兴起，各种“全固态”或“固态”概念的锂电池相继出现，存在着混淆概念的现状。

固态锂电池：一些研究人员把电芯中含有较高质量或体积比的固体电解质，同时含有少量液体电解质的电池成为“固态电池”，但这实际上不是全固态电池。

全固态锂电池：电芯由固态电极和固态电解质材料构成，电芯在工作温度范围内，不含有任何质量及体积分数的液体电解质。

3.全固态锂电池可能具备的优势

• 安全性能高：固体电解质取代可燃的液体电解质，且固体电解质有望客服锂枝晶的产生
• 能量密度高：负极可能采用锂金属负极
• 循环寿命长：有望避免液体电解质再充放电过程中持续形成和生长固体电解质界面膜
• 电化学窗口宽：有可能达到5V，适用于高电压正极材料
• 回收方便：无废液，处理相对简单

4.全固态锂电池的缺陷

具体的关键技术问题：

• 固体电解质与电极之间的界面：包括正极与电解质之间界面阻抗大以及界面相容性差（正极材料与电解质之间形成的空间电荷层，正极材料与电解质间的元素扩散和反应，电极材料充放电时体积变化导致的界面应力）、金属锂负极与电解质之间的反应；
• 正极材料内部有效的离子和电子传输通道的构筑；

具体的解决方案：

• 添加电极与电解质界面修饰层（缓冲层）
• 对正极材料颗粒进行包覆和修饰
• 纳米技术的应用（材料的纳米化，改变材料的微纳米结构形貌）
• 电解质的改性（元素替换、材料复合）等......

5.核心材料介绍

• 固体电解质：目前研究主要集中在聚合物、氧化物和硫化物类固体电解质

另注：文章还讨论了电极材料以及其他全固态电池的问题，如有需要，请前往原文仔细阅读~

最后：处于国家复兴大背景中的中国全固态锂二次电池研究进度已经处在快速发展的阶段。期待此次我国电池行业能够抓住电池技术迭代的机会，实现电池和汽车领域的并跑与领跑。