全固态电池技术可以带来哪些革新？

         从概念上发展全固态锂电池很有必要。目前应用的“第三代锂离子电池技术”（硅基负极）尽管提升电池能量密度，基本上能够实现300-350wh/kg的能量密度目标（可供电动车续航里程约470km），但当能量密度要大于400wh/kg时，负极就需要开始考虑采用金属锂了。我们知道金属锂是活泼金属，在现有的“液态”电池体系下直接应用是非常危险的，因此在这样的背景下才有了全固态电池概念（即采用固态电解质替代液态有机电解液）。全固态电池技术可以带来两点革新：1安全的使用金属锂负极，固态电解质是惰性的与金属锂不发生反应；2由负极采用金属带来的电池体系能量密度极大提升。

        然而目前得以应用的固态技术并非“全固态”，由于全固态技术还有许多瓶颈（主要是陶瓷电解质与电极材料之间的固固界面阻抗过大），目前得以应用的更多的是“半固态”。根据国内固态电池研究较为领先的物理所李宏教授和赣锋锂业许晓雄研究员预测和展望，固态电池技术将经历三个阶段：半固态（2018年）、准固态（2020年）和全固态（2022年）。目前基本上实现了半固态技术，即采用固体电解质作为负极金属锂的保护层同时辅助以液态电解液，已经有相关产品问世，例如上汽集团和通用汽车投资的Solid Energy，采用陶瓷电解质和聚合物复合双层保护层保护金属锂负极，正极与保护层之间采用液态电解液，已经成功将能量密度做到400-500wh/kg。准固态技术即进一步减少电解液用量，采用陶瓷与聚合物复合材料作为电解质，目前仍在实验室阶段。

         总的来说，我个人对全固态电池技术持乐观态度，随着电动车的发展，对动力电池的性能指标要求不断苛刻，能量密度要高安全性又要好，从长远看固态电池技术能根本上满足这些苛刻的需求。
全固态电池，如果采用高镍三元，锂金属负极，高分子固态电解质，能量密度应该能做到400wh/kg，但其具有的，液态电池无法比拟的安全性，是他的一大亮点，电阻问题，可通过其他方式来改善，目前全固态电池处于概念期，还有几年的时间才可能商业化。

结论

目前最有可能被应用到全固态锂离子电池中的固态电解质材料包括PEO基聚合物电解质、NASICON型和石榴石氧化物电解质、硫化物电解质。

在电极方面，除了传统的过渡金属氧化物正极、金属锂、石墨负极之外，一系列高性能正、负极材料也在不断开发，包括高电压氧化物正极、高容量硫化物正极、稳定性良好的复合负极等。

但仍有问题亟待解决：

1）PEO基聚合物电解质的电导率仍然较低，导致电池倍率和低温性能不佳，另外与高电压正极相容性差，具有高电导率且耐高压的新型聚合物电解质有待开发;

2）为了实现全固态电池的高储能长寿命，对新型高能量、高稳定性正、负极材料的开发势在必行，高能量电极材料与固态电解质的最佳组合及安全性需要确认。

3）全固态电池中电极/电解质固固界面一直存在比较严重的问题，包括界面阻抗大、界面稳定性不良、界面应力变化等，直接影响电池的性能。

虽然存在诸多问题，总体来说，全固态电池的发展前景是非常光明的，在未来替代现有锂离子电池成为主流储能电源也是大势所趋。