近年來，隨著我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸完善，動(dòng)力電池行業(yè)的企業(yè)也紛紛完成早期的技術(shù)積累，走出了一批以寧德時(shí)代，比亞迪等為代表的兼具技術(shù)實(shí)力與資金規(guī)模的龍頭企業(yè)，在2019年動(dòng)力電池白名單取消之后正式參與到了與LG化學(xué)，松下等各國(guó)企業(yè)的全球角力之中。

而鋰離子電池因其相對(duì)于鉛酸等其他類型電池而言具備重量輕，比能量高，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)逐漸成為新能源汽車領(lǐng)域主要電池類型。據(jù)資料顯示，自2008年鋰離子動(dòng)力電池開始應(yīng)用于新能源汽車以來，目前的動(dòng)力電池的實(shí)際能量密度相較于最初的100WH/KG已經(jīng)足足提高了2.5倍有余，但另一方面，在當(dāng)前電池技術(shù)不斷提升的同時(shí)，也在逐漸逼近傳統(tǒng)正負(fù)極材料，隔膜，電解液動(dòng)力電池體系理論的能量密度上限，難以再有提升，而固態(tài)電池技術(shù)則為業(yè)界在該領(lǐng)域的探索提供了新的可能性。

固態(tài)電池，即全固態(tài)鋰二次電池。在傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子動(dòng)力電池中體系中，正負(fù)極所用的材料在很大程度上決定了電池的本身的帶電量，即能量密度，而電解液與隔膜是作為鋰離子的傳輸媒介存在于電池結(jié)構(gòu)中。而在固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)中，因其固態(tài)電解質(zhì)既可傳導(dǎo)鋰離子也可起到隔膜的作用，因此在固態(tài)電池中，電解液，電解質(zhì)鹽隔膜與黏接劑聚偏氟乙烯等材料都可以被省略。同時(shí)，因其固態(tài)電解質(zhì)總體而言結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，加上其電解質(zhì)不易泄漏，易封裝及工作范圍寬等特性，所以安全性和操作性也得到了顯著提升。

目前，市場(chǎng)上主流的固態(tài)電池按電解質(zhì)的不同可分為三種類型：即聚合物，硫化物與氧化物。其中，聚合物電解質(zhì)屬于有機(jī)電解質(zhì)，而后兩種屬于無(wú)機(jī)電解質(zhì)。

聚合物固態(tài)：聚合物方面目前主流的路線是聚POE及其衍生材料，這種材料具有較好的高溫性能，但相對(duì)的，PEO基電解質(zhì)雖然在60度以上的高溫下離子電導(dǎo)率有所提升，但此時(shí)因聚合物呈現(xiàn)融化狀態(tài)，其力學(xué)性能有所降低。而在溫室時(shí)，聚合物具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，但其電導(dǎo)率卻不高。因此找到聚合物電導(dǎo)率與機(jī)械強(qiáng)度之間的平衡點(diǎn)是目前業(yè)內(nèi)急需解決的問題之一。此外，聚合物普遍電化學(xué)窗口窄，電位差太大時(shí)(>4V)電解質(zhì)易被電解，這使得聚合物的性能上限較低。而其他類型的聚合物電解質(zhì)，如PVCA化學(xué)窗口較為穩(wěn)定（4.5V），同時(shí)離子電導(dǎo)率也相對(duì)適宜，但VC過于高昂的價(jià)格，使得其也難以大規(guī)模商用。

硫化物固態(tài)：硫化物電解質(zhì)固態(tài)電池的綜合性能是目前三種電池中最為優(yōu)秀的，其質(zhì)地較為柔軟，同時(shí)具有甚至比傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)更高的離子電導(dǎo)率，但硫化物電解質(zhì)極易與空氣中的水，氧氣等發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生H2C等有毒氣體，無(wú)形中提高了其制造的難度，大幅抬高制造成本，因此在一定程度上限制了其大規(guī)模商用。此外，硫化物電解質(zhì)存在正負(fù)極之間的界面接觸，及接觸穩(wěn)定性方面的問題，雖然業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)出了雙電層電解質(zhì)技術(shù)使其得到了一定程度的改善，但仍無(wú)法完全消除。

氧化物固態(tài)：目前氧化物型電解質(zhì)最具前景的為GARNET型，LISICON型,NASICON型三種，其中GARNET型電解質(zhì)具有較高的室溫離子電導(dǎo)率（10-3S/cm）。不過GARNET型電解質(zhì)其金屬鋰浸潤(rùn)性較差，當(dāng)電池在不斷的充放電循環(huán)過程中沉積不均勻，易產(chǎn)生鋰枝晶，存在一定的安全隱患。不過研究表明，通過插入聚合物或者凝膠電解質(zhì)作為緩沖層，或?yàn)R射能與鋰形成合金層的物質(zhì)可以有效地解決這個(gè)問題。LISICON型材料導(dǎo)電率高，但對(duì)H2O及CO2敏感，因此在空氣中不穩(wěn)定，對(duì)金屬鋰的穩(wěn)定性也較差。目前可以通過摻雜鋯防止分相的出現(xiàn)，大幅提高其穩(wěn)定性。而NASICON相對(duì)而言具有較好的性能，具備結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，合成簡(jiǎn)單，電導(dǎo)率強(qiáng)等有點(diǎn)，但該電解質(zhì)原料于含鍺和鈦等貴金屬，使其大規(guī)模應(yīng)用同樣存在一定的難度。

綜合而言，在目前主流的固態(tài)電池體系中，硫化物固態(tài)電池由于其本身制作工藝及成本問題，生產(chǎn)環(huán)境要求極為苛刻，同時(shí)其易產(chǎn)生H2C等有害氣體，有嚴(yán)重的安全隱患，因此雖然性能最佳，但工業(yè)化難度較大，而聚合物方面則存在充電倍率較差，能量密度極低，同時(shí)只有在60度以上才能正常工作的問題，因此同樣難以作為動(dòng)力電池使用。而氧化物固態(tài)電池較為綜合的性能與成本，相對(duì)較低的技術(shù)難度，就目前來看無(wú)疑更可能成為未來固態(tài)電池的主要技術(shù)路線。SMM