随着全球新能源汽车的高速发展，动力电池的需求量也越来越大。目前，主流动力电池有两大类，分别为三元锂电池和磷酸铁锂电池。理论上，三元锂电池能量密度的比磷酸铁锂电池要大，而磷酸铁锂电池的安全性要好一些。我们知道，现阶段电动汽车发展最大矛盾是续航，而解决这个问题是不断提高动力电池的能量密度。业内人士表示，目前主流动力电池的单体能量密度已经接近极限，很难有更大的突破，需寻找其他方式来扩大动力电池的能量密度。
在去年11月20日召开的2021世界制造业大会新能源汽车产业发展论坛上，国轩高科董事长李缜透露该公司为国内高端纯电动汽车配套的半固态电池实现了续航里程超1000km。
既然半固态电池能够突破1000km的续航大关，那要是实现了固态电池，一定程度上就解决了电动汽车的续航问题。然而，理想很丰满，现实很骨感，固态电池并不那么容易被研究出来。本期我们就来聊一聊固态电池。
一、何为固态电池？
固态电池从字面上可以这样理解，指将液态的电解液变为固态电解质的电池，固态电池通常情况下指的是固态锂电池。从具体来看，传统的液态锂电池是由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成。而固态锂电池较液态锂电池而言，结构中不含液体，由正极材料、负极材料和电解质组成，所有材料均以固态形式存在的储能器件。
二、固态电池的优势
1.能量密度高
目前量产的电动汽车大部分使用的都是三元锂电池或磷酸铁锂电池，而这些电池属于液态电解质锂电池。液态电解质电池有很多优点，如导电效果好。但随着电动汽车对续航里程的要求越来越高，液态电解质电池的弊端也开始暴露出来。液态电解质电池的能量密度小，通常情况下，能量密度约在100-150Wh/kg左右。与液态电池不同的是，固态电池的能量密度可以说是它的几倍，能量密度高，最高能量密度在400-900Wh/Kg之间。同等体积下的固态锂电池，续航里程较液态锂电池会增加一倍以上。
2.体积小
传统的锂离子电池中，需要隔膜和电解液，加起来占据了电池中40%的体积，而固态电池则是用固态电解质取代它们。由于固态电解质不具备流动性，正负极之间的距离可以缩到更短，
更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，电池的厚度大大降低，节约了大量空间。值得注意的是，由于固态电池的能量密度高，所以同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，固态电池由于没有电解液，封存将变得更加容易，在汽车等设备上使用，无需再额外添加冷却管、电子控件等，节约成本的同时还减轻了重量。
3.安全性大
传统的锂电池在大电流下工作可能会出现锂枝晶，从而刺破隔膜造成短路，另外，电解液作为有机液体，在高温下会发生副作用，会出现氧化分解、产生气体等问题，甚至还会出现燃烧现象。而固态电池采用固态电解质，具有不腐蚀、无漏液的优点，且在高温下也不会起火。可以说，较于传统锂电池所面临的各种安全问题，固态电池在一定程度上成功地规避。
三、普及固态电池的难点
综合来看，固态电池的优点非常多，但有人会问，为什么不普及呢？主要存在几个难点：
技术瓶颈
从技术层面来看，固态电池需要解决一个问题，就是离子电导率差。离子电导率是一种物质发生离子传导趋势的量度，离子电导率指的是电解质在于电池充放电过程中为锂离子在正负极之间搭建传输通道，以实现电池内部电流的导通，锂离子决定运输顺畅情况的指标。
目前，固态电解质分为聚合物、氧化物、硫化物三种体系，无论哪一种，导电率都低于液态电解质，导致电池快充难以实现。同时放电性能也差，这就意味着，当车辆需要高功率电力输出时，电池组会出现供电不足的现象。而且由于内部离子电导率差的原因，充满的电量实际转化可用的电量也会很少。这也就是固态电池技术，难以实现商业化的原因之一。
2.成本高
生产固态电池，要考虑的是正负极和固态电解质密合的程度。而且固态电池规模化生产需要考虑生产技术、生产设备、生产环境等多方面的因素，很难形成完整的产业链。所以固态电池的生产成本高、效率低。据悉，固态电池的生产成本是主流三元锂电池的十几倍，导致无法大规模商业化。
结尾：虽然普及固态电池包有几大难点，但基于安全性大等特点，不少企业已经涉足。在国外，大众汽车与斯坦福大学的分支机构QuantumScape合作研发固态电池；日产向美国的固态电池初创企业Ionic Materials投资了6500万美元；丰田公开路试固态电池汽车等。而在国内，宁德时代、辉能科技、蜂巢能源、赣锋锂电等企业也在参与固态电池的研究。可见，这么多企业都在研究固态电池，打破技术瓶颈也只是时间问题。那么，你认为在未来固态电池会被普及吗？