【深度】全固態(tài)電池發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望

筆者作過某文中，曾經(jīng)主要基于消費(fèi)電子產(chǎn)品的視角，全固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行了分析介紹。在過去的近兩年中，全固態(tài)電池技術(shù)又有了進(jìn)一步的發(fā)展，而電動汽車-動力電池又是時(shí)下大家關(guān)注的熱點(diǎn)。因此本文作為前作的續(xù)篇，將重點(diǎn)從動力電池這一角度切入，分析固態(tài)電池技術(shù)用于動力電池的優(yōu)缺點(diǎn)。

在前作中，筆者曾經(jīng)初步總結(jié)了全固態(tài)電池的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，在這里再次概括分析如下：

優(yōu)勢之一：輕——能量密度高。能量密度的提升原因首先在于使用的電解液/質(zhì)更少、更??；然后固態(tài)電解質(zhì)(尤其是以玻璃或陶瓷電解質(zhì)為代表)大多數(shù)擁有較寬的電化學(xué)窗口，因此其可以兼容更多高電壓正極材料(比如高鎳正極，鎳錳尖晶石正極等)；不僅如此，全固態(tài)電池良好的安全性(優(yōu)勢一)、高電壓化還可以讓電池管理系統(tǒng)BMS更為簡化，因此最后裝車的電池系統(tǒng)能量密度可以提高。

而在2016年12月29日，財(cái)政部、科技部、工信部、發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，其中明確規(guī)定了動力電池補(bǔ)貼“增加動力電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度要求，不低于90Wh/kg，對高于120Wh/kg的按1.1倍給予補(bǔ)貼?！笨梢姼吣芰棵芏纫呀?jīng)成為動力電池的發(fā)展方向，而在這方面，固態(tài)電池是有很大的發(fā)展空間和潛力的。

傳統(tǒng)電池與全固態(tài)電池電解質(zhì)/液的對比

優(yōu)勢之二：薄——體積小。小體積/高的體積能量密度的電池對于消費(fèi)電子品的重要性無需多言，而對于動力電池來說，相對緊湊的體積仍然是非常重要的。在傳統(tǒng)鋰離子電池中，隔膜和電解液加起來占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量，而使用全固態(tài)體系，有望將這一部分的占比降低。不僅如此，目前業(yè)內(nèi)幾乎公認(rèn)：負(fù)極如果想要鋰金屬化，使用具有良好力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定特性的固體電解質(zhì)將是有效可行的方案，這可以使電池能量密度與體積密度都得到明顯提升。

此外在這里筆者必須強(qiáng)調(diào)：電池總有正負(fù)極，否則反應(yīng)無法進(jìn)行。從這個(gè)意義上說，所謂的“無負(fù)極電池”的叫法是非常錯(cuò)誤而且可笑的。此外，一切不敢公開自己體積相關(guān)的性能的電池，體積常常很大，實(shí)際應(yīng)用中會有很多問題。不報(bào)體積參數(shù)的出發(fā)點(diǎn)也很簡單，能量和功率一除以體積，數(shù)據(jù)就很難看了——報(bào)喜不報(bào)憂而已。

荒謬的“無負(fù)極電池”