随着电动汽车和储能产业的持续快速发展，行业对更高性能、更安全的电池需求愈发强烈。近年来，固态电池被认为是下一代电池技术，不仅有可能缓解人们对电动汽车里程数和安全性的焦虑，也是公认的有望突破电化学储能技术瓶颈，满足未来发展需求的新兴技术方向之一。在刚刚结束的全国两会上，关于鼓励固态电池研发的建议也引起了广泛关注。

那么固态电池究竟有什么“魔力”如此引人注目？它又有什么样的特点？面临怎样的发展道路？接下来，就让我们一起来了解。

固态电池相对于传统锂电池变革是一种“颠覆性”的存在。

一般而言，电池由四大核心部件组成：正极、负极、电解质以及隔膜。传统锂电池以液态锂电池为主，使用的是液态电解质。固态电池与液态锂电池的主要区别，就是把液态电解质替换为固态电解质，固态电解质除了传导锂离子，也充当了隔膜的角色。

*资料来源：murata、浙商证券研究所

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，而多孔隔膜的作用就是将正极和负极隔离，防止电池短路。但锂电池本身存在锂枝晶问题，即电池充电过程中，锂离子在负极表面通过还原反应形成树脂状的锂原子晶体。一旦锂晶体刺穿隔膜来到正极，电池内部就会形成短路，电池短路产生的热量加上液态电解质里易燃的有机溶剂，极易引发火灾。另外，液态锂电池的机械强度不高，如果受到外部挤压或冲击，造成隔膜破裂，也容易发生短路。

所以在锂枝晶问题上，只有坚固且高度热稳定的电解质隔膜，才能阻止正、负极之间的氧化还原反应。固态电池的核心是固态电解质，主要分为聚合物、氧化物、硫化物三种，与传统锂电池相比具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性。锂枝晶在固态电解质中生长缓慢且难刺透，可燃性差，所以固态电池的热稳定性更强。解决了安全问题，固态电池就可以采用正极氧化性更强、负极还原性更强的材料，以提升电池高能量密度。

当前，固态电池根据其电解质不同还可分为半固态电池和全固态电池。其区别在于，固态电池的电解质和电极全部由固态物质组成，而半固态电池的固态电解质仅涂抹在电极或隔膜表面，电池依然依赖于液态电解质进行锂离子交换。

不论是电动汽车还是储能，电池热失控都是威胁安全的重要因素。固态电池的高化学/热稳定性、高机械强度以及不渗透性确保了热失控的延缓性。

*资料来源：全固态锂电池技术的研究与展望，许晓雄等

相对于液态锂电池，固态电池有以下优势：

（1）安全性高，降低电池自燃、爆炸风险。使用固态电解质替代液体电解质和隔膜，固态电解质燃点高，电池热稳定性强；

（2）固态电池电化学窗口可达5V以上，高于液态锂电池（4.2V），允许匹配高能正极和金属锂负极，大幅提升理论能量密度；

（3）固态电池无需电解液和隔膜，缩减电池包重量和体积，使用固态电池体积利用率提升到80%—100%。

事有一利，必有一弊。全固态电池虽有望实现更高的能量密度和更好的安全性，但也面临着很多技术问题，距离产业化大规模应用仍有一定距离，其缺点主要在于：

（1）电解质由液态换成固体之后，锂电池体系由电极材料－电解液的固液界面向电极材料－固态电解质的固-固界面转化。固－固界面内阻较大，循环性能、倍率性能差；

（2）加工工艺难度大。硫化物固态电解质对生产环境要求苛刻，需要隔绝水和氧气，同时涉及薄膜沉积等与现有液态锂电池完全不同的生产工艺，大规模量产技术尚未解决；

（3）生产成本高。根据国际新能源网数据显示，固态电池生产制造成本占比超50%，而液态锂离子电池生产成本仅为20%—30%。

加强固态电池探究，不仅是行业发展的迫切需要，也是实现“双碳”目标、促进能源革命的重要技术手段之一。今年1月，工信部、科技部、国家能源局等6部门联合发布的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》提出，加快研发固态电池等新型电池。2020年，国务院办公厅发布的《能源汽车产业发展规划（2021-2035）》中也明确提出实施电池技术突破行动，加强固态电池研发与产业化进程的目标。

*资料来源：锂想的兴起、破灭与复兴——从锂电池到锂离子电池，锂离子电池的发展历史，纵观锂电发展史，中信建投

新生事物的发展总要经历一个曲折前进的过程。回顾锂电池的发展历史，我们可以看到时间丈量下的每一个脚印，发现锂到确立技术主线花了近百年的时间，在几年到十几年跨度中感受政策节奏的脉动，又在更短的时间内体会市场的冷暖变化。

固态电池要想“独当一面”，还需经受相当长时间的考验。不论是作为高能量密度、强快充能力、较长循环寿命、较低成本的动力电池，还是作为长循环寿命、低成本的储能电池，目前来看都需要进一步的努力。但相信在技术、政策、市场的相互推动下，我们对于固态电池的“理想”终将成为现实。