固态电池和传统的三元锂电池的区别在哪里？
来源：宝鄂实业
2019-04-27 15:02
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首先明确一点的是固态电池现在还没有开始量产。在2007年的时候，日本的NEDO公布了路线图，他们预计固态电池的量产大致会在2030年实现，很多的电池都会以全固态的形式出现在市场上，包括金属锂、锂硫和锂空气电池。与此同时，这些电池的设计思路还在不断的改进中，但是大体的思路都是要在安全性上做到更好的提升，也就是固态化。
目前就总体来看，全固态电池的开发要面临几个挑战，首先就是在电极层面的问题，要如何满足正负极和固体电解质的离子传输，特别是解决循环过程中的问题；其次就是循环过程中，正负极材料没法像液体那样一直保持很好的接触；此外，金属锂电极的体积变化还有锂固体的变化，都是研发团队需要克服的问题。
现阶段，一些研发团队开发了一系列的氧化物和硫化物的粉体、陶瓷片和融性膜，也已经开始提供样品并且供货，但是如果要把这些固态电池量产化，还需要进一步的材料研究设计。作为一个过渡的技术，现在还有一种把固体电解质和液体电解质混合在一起的，含有少量的固体电解质的电池，但是，严格点讲，是不能算全固体的电解质。
相较于传统的三元锂电池来说，固态电解质具有不可燃性、无腐蚀性、无挥发、不会漏液等特性，也不会出现车辆发生自燃的情况，对于安全性的提升无疑是巨大的，所以固态电池一定会是日后新能源汽车发展的重要材料。不过现阶段的固态电解质电导率总体是低于液态电解液的，所以现在固态电池的性能整体偏低，但是只要攻克技术难关，新能源汽车的发展一定会更上一层楼。固态电池拥有两个十分显著的优势，一方面由于采用了有机电解液的传统锂电池，在过度充电、内部短路等异常情况下容易导致电解液发热，从而引发自燃甚至自爆的安全隐患。固态电池基于固态材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液等条件，安全系数较之锂离子电池有着先天的优势。
二来则是固态电池在最为关键的能量密度方面，有望彻底解决纯电动汽车的里程焦虑。目前体系下的锂离子电池已经接近极限性能，即便是特斯拉NCA 18650电芯下的电池组，能量密度可以达到250瓦时/千克，应用于Model 3的21700电芯能量密度达到300瓦时/千克，支持续航里程400到500公里，也仍然无法解决续航里程焦虑。
在现有的技术路线下，如果三元锂电池还想进一步提高能量密度，只能继续提高镍材料或者添加CA。但高镍的热稳定性很差，在提高能力密度的同时，也意味着其稳定性的下降，电池内部的热反应会更加剧烈，安全隐患也会从而变成更大的问题。
固态电池的电解质无需隔膜和电解液，并不存在漏液、腐蚀等问题，可以简化电池外壳及冷却系统模块，进一步减轻电池模组的重量，达到节能的效果。此外，全新的正负极材料配套可以使得电化学窗口达到5V以上，从根本上提高能量密度，有望达到500瓦时/千克。
正是基于安全和能量密度突破性进展双方面的问题，当前新能源汽车行业主管部门对于动力电池的性能也提出了更高的要求。根据《汽车产业中长期发展计划》和《节能与新能源汽车技术路线图》的相关指引，动力电池系统的能量密度需要在2025年至2030年达到350瓦时/千克以满足市面上乘用电动汽车的续航里程要求。
从目前来看，仅凭借锂电池的技术研发，这一目标显然已经无法实现。而为了保证动力电池的高能量密度和安全性，固态电池的研发进度给整个新能源汽车行业带来了光明。因此，固态电池被广泛认为是下一代动力电池正确的技术研发方向。
