投稿|电池革命：固态电池量产还有多远？
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图片来源@视觉中国
文 | 脑极体电池的发展已经走过快两百年的历史，如今锂离子电池是最为出众的二次储能电池 。高工作电压、快速充放电特性、长循环寿命、无记忆效应等众多优点，让它成为当今数码产品及电动汽车大规模应用的第一选择 。
虽然锂离子电池的性能优秀，但发展也有其难以跨越的挑战与障碍：电池的结构特性局限了电池的性能 。现有的电池结构是电池衰老和存在安全隐患的根本原因 。
电池发电的原理是两个电极材料在电解液中相互交换离子，但是因为这个结构也会使得其反应界面一直存在，电池就处于一直在工作的状态，造成容易衰老的局面并且也有安全隐患 。
举例来说，电动汽车在冬天趴窝就是因为电池在低温情境下，性能失效的缘故 。材料科学家和电池工程师在电池材料上提出了许多办法 。例如在电解液当中掺入大量有机溶剂，来降低电解液的凝固温度 。然而这样却造成电解液更加易燃，牺牲了电池的安全性 。
也有科学家尝试更换电极材料，但是电池的能量提升了，却无法抵抗热失控；快充的话，又会导致电池界面的火性太高，也无法保障其安全性 。从优化电池管理的系统思路上解决，却带来了能量密度的下降与单位成本的增加 。
想要让电池低温高活性与高温稳定性的需求矛盾无解，似乎电池也有鱼和熊掌不能兼得的障碍，能量密度、安全、快速充电等要素不能完美的全部集成在电池身上 。如果这些问题得到解决，新能源汽车的规模发展将革新重塑汽车百年的行业 。
因此动力电池的终极发展目标也向着安全、能量密度高、循环性能好、充电速度快等优点兼容前行 。
固态电池作为新的锂电池终结者方向，正在成为新能源汽车干掉燃油车的杀手锏 。
动力电池的价值进阶新能源车什么时候可以取代燃油车，在动力电池领域市场公认一个答案是：现有电动车的电池系统能量密度翻一倍，从普遍的 160wh／kg 到 400wh／kg 。而解决电池的能量密度问题，方案一定是动力电池的革新 。
我们知道现在电动车市场主流的动力电池是三元锂电池与硫酸铁锂电池，如果按照电解质的物理状态分类的话，这两种电池都是典型的液态电池 。如果想要消灭里程焦虑，革新新能源汽车市场，固态电池性能表征就是动力电池发展的目标 。固态电池，也被称为未来锂电池的发展新方向 。
动力电池领域流行的选择三元锂与硫酸铁锂并不是完美的选择 。三元锂电池，能量密度高，但耐高温性能差，磷酸铁锂电池，安全性高，但能量密度上限低 。液态锂离子电池总体存在电解液氧化、电极膨胀、高温失控等安全隐患，只能牺牲能量密度来换取稳定性 。而固态电池可以兼容两者的短板：既可以满足能量密度的需求，也可以兼顾安全 。
固态电池，因为采用固态物质作为电解质，没有持续的反应界面，副产物不会溶解在界面里，所以它会有更好的稳定性和循环特性 。同时液态电解质面临的干涸和泄露问题也不会存在 。这使得固态电池在安全性与寿命周期方面具有远超三元锂电池与磷酸铁锂的优势 。
此外，固态电池还具有耐高温、无腐蚀、体积小、能量密度大的特性，规避了传统液态锂电池的主要弱点 。据介绍，一辆固态汽车的续航里程可达 1000 公里，充电只需要 10 分钟，随着时间的推移，固态电池劣化也会较少 。
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