全固态电池在能量密度与安全性方面实现超越

在电动汽车的各个部件中，动力电池似乎是消费者最看重的部分。它的性能和安全性将对续航里程、使用体验造成直接影响。与目前市场上主流的锂离子电池相比，全固态电池具有能量密度高、安全性高的优点，能够在更好地保障安全的同时增强续航能力。作为一项新兴技术，它尚不成熟，但即将迎来突破。

撰文：黄忻惟

依据电解质含液态电解质含量分类，锂电池可分为液态、半固态、准固态和全固态四大类。半固态和次固态电池内部的电解质均为固液混合状态，在技术不成熟时作为过渡形态使用。而全固态电池如同它的名字一样，内部电解质不含液态，全部为固态，是固态电池的成熟形态。其中，液态锂电池能量密度的理论极限为300WH/kg，而全固态电池的能量密度最高，可突破600Wh/kg以上，大大增强了续航能力。

全固态电池在能量密度、安全性方面具有明显优势。目前主流的锂离子电池内部的电解质为液态，负极为嵌锂石墨材料。而全固态电池的电解质全部为固体，不需要考虑锂与液态电解质发生反应的可能性，负极可以直接使用金属锂作为材料，能够减轻电池质量、缩小体积，因此能量密度更高。其次，电池内部的固态电解质具有不可燃、耐高温、不挥发和无腐蚀的特性，取代了易燃易爆的有机电解液，可以在高能量密度的条件下保证高安全性。

全固态电池在能量密度和安全性方面优于其他电池，不过自身也存在缺陷。固态电解质与电极材料之间的有效接触较弱，离子电导率低，界面阻抗大，会对电池性能造成负面影响。此外，全固态电池的成本居高不下，在性价比方面无法与半固态电池相比。因此，目前全固态电池仅停留在小规模生产阶段，仍需努力进行技术攻关以迈向量产阶段。

未来行业将针对多个方向进行研究，以尽快实现全固态电池的普及。其一，使电极和固态电解质持续保持紧靠状态，提升电池的性能表现。其二，抑制锂金属枝晶的生长，防止电池容量快速衰减，同时降低事故隐患。其三，深入研究全固态电池的物理化学模型以揭示电池在多场耦合下的失效、失控机制。其四，研发新的便宜且可靠的固态电解质、锂负极等配套关键材料，并在制造工艺方面取得突破，降低成本。

尽管面对着多样且复杂的技术难关，但是行业的曙光似乎即将到来。广汽、长安、丰田、日产等多家主机厂分别计划在未来的3-7年内对全固态电池进行量产。这样看来，上述的多个研究方向很可能在不久的将来就迎来突破。有了全固态电池的加持，电动汽车的续航能力将更加出色，安全性将更具保障。