動力電池領域公認：如果電動汽車的電池能量密度可以從當前主流電池的160Wh/kg，提升至400Wh/kg，電動汽車完全可以取代傳統燃油車。

圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》 ?

因此，國內外電池廠商開始研發下一代的動力電池。其中，固態電池研發技術路徑是被寄予厚望的“超級電池”研發技術路徑。 ?

有機構預測，到2030年，全球固態電池需求預計可達500GWh，市場規模可超過3000億元人民幣。 ? 與此同時，固態電池的研發也成為國家戰略。目前，中國、美國、日本、德國等世界主要經濟體均制定了各自的固態電池發展規劃。

各國發展規劃總括如下：在2020-2025年期間致力于提升電池能量密度，并逐步向固態電池轉變；2030年前后，研發出商業化運用的全固態電池（含個人理解）。 ? 目前，日本的豐田、松下、本田，韓國的LG，德國的寶馬、大眾，中國的寧德時代、比亞迪等動力電池巨頭均已布局固態電池領域。 ?

下文主要介紹固態鋰電池 ? ?

1、固態鋰電池的工作原理 ? 固態鋰電池的工作原理與傳統的基于有機電解液的鋰離子電池的工作原理相同。 ? 充電時，鋰離子從正極脫出，經電解液（質）傳輸，進入負極，電子從外電路，由正極轉移到負極。在放電過程中，鋰離子從負極脫出，經電解液（質）傳輸，進入正極，電子從外電路，由負極轉移到正極。 ?

在固態鋰電池中，固態電解質取代了傳統鋰離子電池中的隔膜和電解液，實現正負極之間的鋰離子傳輸和阻擋電子的作用。 ? ?

2、固態鋰電池的優點 ? 在傳統的鋰離子電池中，溶劑及鋰鹽的副反應，會導致電池容量衰減、電池老化、電池安全性能降低等問題。并且當金屬鋰為負極時，金屬鋰的非均勻沉積，會導致鋰枝晶生長，鋰枝晶生長可能穿透隔膜，造成電池短路。 ?

相比傳統的鋰離子電池，固態電池具有如下優點： ?

（1）安全性更高。基于無機固體電解質的固態電池中不存在基于有機電解液鋰離子電池的漏液及爆炸等安全性問題。 ?

（2）工作溫度范圍更寬。寬離子電池（根據網絡資料理解：工作溫度范圍更寬的傳統鋰離子電池）在高溫工作時，會出現熱失控。低溫工作時，會出現液體電解液凝固的問題。基于無機固體電解質的固態電池，可以避免寬離子電池的上述問題。 ?

（3）能量密度可更高。在估算電池實際能量密度時，必須考慮活性材料容量極限，以及所有非活性組分（電解質、電極添加劑、金屬負極等）重量。 ?

如果僅用固體電解質代替液態電解液，電池的體積能量密度基本保持不變。但因為固體電解質的密度比液態電解液高，所以非金屬鋰負極的固態電池的質量能量密度比相應的液態鋰電池低。 ?

如果將電池電壓從4.2V提高到5V，電池能量密度可提高20%以上。若采用電化學穩定性高的電解質體系匹配高容量、高電壓正極、金屬鋰負極，可進一步提高固態電池能量密度。 ?

綜上，固態鋰離子電池能量密度可更高于傳統鋰離子電池能量密度（含個人理解）。 ?
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圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》 ? ?

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審核編輯：劉清