充电时间极短，续航路程超长，好多新闻皆是这样形容固态电池的。前一会儿电动车子生产商菲斯科（Fisker）申请了一项固态电池专利，有媒体报导能使电动车子的续航能力提升到804千米，况且使充电时间也缩小到一分钟。之前，丰田、日立等公司也全曾声称已申请了固体电池的相干专利。从全球范畴看，固态电池有望在2025年首尾迎接商业化量产。

咱们不禁要问，固态电池到底有何神奇之处？现在，固态电池相干技艺突破、专利申请的新闻层出不穷，在惊叹固态电池可行实现“极速充电+超长续航”的时刻，也要看清能否能在平常要求下实现这类电池的量产推广。剖析菲斯科固态电池超高功能的实现路径，笔者请教相干行家得出的结论是，假如采纳聚合物固态电解质路线，这类极速快充很可能是构建在实验室特殊要求（高温充电）下试验样件根基之上的。“抛开商业化谈技艺”皆是耍流氓，在咱们关心资料技艺新突破时，无妨也多关心一下固态电池的制造工艺及量产设施有何等进展。

“固态”到底是个甚么概念？

顾名思义，电解液在常温下的物质形态是液体，具备必定的流动性，而所谓的固态电解质便是要将这类液态（或胶态）的扩散系替换成固态电解质。

比较于具备流动性的电解液，固态电解质的特色十分显著：

平安性极高——固态电解质不可燃、没有腐蚀、不挥发、不存留漏液难题，克服了锂枝晶景象，于是全固态电池具备极高平安性；

能量密度提高——固态电解质比有机电解液普及具备更宽的电化学窗口，有益于进一步提高电池的能量密度；固态电解质能阻隔锂枝晶生长，资料利用体制范畴大幅提高，为具备更高能量密度体积的新款锂电技艺奠定根基。

极速充电是如何做到的？

回过头来再看Fisker的这项固态电池专利，外界传闻“充电1分钟续航800km”的说法过于笼统，无准确详细机动车和工况。笔者请教相干行家得出的结论是，假如采纳聚合物固态电解质路线，这类极速快充很可能是构建在实验室特殊要求（高温充电）下试验样件根基之上的。

依照此前报导的说法，Fisker的专利采纳了所谓的“三维固态”电解质，这一丝十分适合没有机固态电解质的特色。尽管有些没有机固态电解质（例如鉴于团簇离子的反钙钛矿锂离子超导体）在室温下具备可行和液态电解质比较拟的离子电导率，可是在空间浮动（这便是为何好多固态电池样件皆是做成软包叠片电池）、界面电荷转嫁电阻、灵活性和较差的重复稳固性等方面存留诸多难题。

Fisker估计他们的固态电极技艺可行在2023年被用在电动车子中，这种与许多数相干电池的企业的时间点十分契合，从全球范畴看，估计固态电池会在2020年左右能够实现小批量的量产。宝马声称有望于2026年实现固态电池突破性进展并随后量产；丰田也正好全力研发固态电池，而且曾经开发出能量密度为400 Wh/千克的电池原型，大约在2020年实现商业化利用，估计到2025年能获得实际性改进。

工艺尚未老练

市面子上常见锂离子电池，源于电解液为有机溶剂体制，电池的正、负极须要用隔膜分隔开来，防止两极接近而短路，而固态电池则不要隔膜。看似是降低了制造工艺，但实质上固态电池却面对着更多难题。

北京卫蓝新燃料科技局限企业总经理俞会根指明，源于固态电池的电解质资料均为固体，导电进程是点接近，因而电池生产进程中需解决鉴于界面阻抗大、界面稳固性不良、界面应力浮动等引起的难题；另外，固态电解质在充放电进程中空间膨胀和收缩，导致界面简单分离，就现阶段技艺水准而言，另有较大的提高体积。

为了适应不同的固态电解质，常见的磷酸铁锂和NMC三元锂正极资料、石墨负极资料可能没有办法很没有问题适用与固体电解质，须要设置和建立与固态电解质相配合的电极，探讨和开发出符合于固态电解质的锂离子电池新体制。

从理论的提议时间来看，固态电池其实不是一种新的概念，但好几年来，研发上的进展并未想象那末迅速。即使能在本钱上的下降，电池从实验室到终归的量产也须要时间。日韩、美国、欧洲等若干国度的固态电池技艺根本都处于小容量样品电芯阶段，量产工艺不老练，固态电池距商业化利用另有很长的路要走。

当前，如何制备出稳固性好、电导率高的电解质资料显得十分要紧，采纳固体电解质制备全固态电池可行从基本上解决锂离子电池现存的平安难题。为了实现固体电解质的实质利用，要害要使其满足之下方面的功能：

1、常温离子电导率应达到10-3S/厘米或更高；

2、具备没有问题电化学和化学稳固性；

3、与电极之中相容性很好；

4、多孔的构造和高的吸液率；

5、有较没有问题拉伸率和机械强度。

正如液态锂离子电池，在20世纪70年代，相干的理念和实验验证就在齐头并进地推行，但真实大范围的运用，曾经是20世纪末了。

结语

作为未来能源电池技艺的一种进行方向，咱们此刻可行对固态电池做一种容易对综合：

1、固态电解质比较于现今常见的电解液锂离子电池，是一个技艺上的颠覆，须要设置和建立与固态电解质相配合的电极，探讨和开发出符合于固态电解质的锂离子电池新体制；

2、固态电池的量产工艺上须要相当大的改良，终归能源电池单体注液机曾经十分老练了，而固态电解质的添加工艺还无十足成型，量产设施不老练；

3、在平常运用要求下，没有机固态电解质的要害挑战在于空间浮动、界面电荷转嫁电阻、灵活性和较差的重复稳固性等难题；聚合物固态电解质尽管克服了没有机固体电解质的这点有限性（具备良没有问题灵活性而且能与电极紧密接近），可是其电化学稳固窗口小、离子电导率(室温)差。

参考文件：

电动车子能源电池技艺探讨进展 黄学杰；

锂离子固体电解质的探讨进展与资产化现状 合肥产业大学；

Nature子刊综述：相关锂电池化学反映中的固态电解质。