面對著環境的污染，石油慢慢在枯竭，我們需要更新的能源，電動汽車相對燃油車更環保，但在存儲和充電方面卻還不能滿足大家的需求。現在更需要更新的材料，讓電動汽車充電更快，用更小的體積和重量存儲更多的電能。

　　固態電池被業界冠上諸多頭銜:''替代鋰電池''、''下一代鋰離子電池技術''、''最好的出路''……關鍵在于，現有的液態鋰離子電池體系能量密度極限在350-500Wh/kg，未來很難滿足國家技術提升目標，而固態電池的能量密度能夠達到800-900Wh/kg。

　　加上充放電次數高、充電時間短等特性，固態電池大大提高了電動汽車的續航里程，從而進一步加強新能源汽車與傳統汽車市場的競爭。不僅如此，使用固態電解質替代鋰離子電池中的電解液和隔膜，也降低了新能源汽車的事故風險。

　　中國科學院物理研究所研究員介紹，目前已經實現商業化的大容量固態電池主要還是聚合物固態電池，即聚環氧乙烷基固態電解質。根據加拿大魁北克水電研究所的數據顯示，電池可以使用46微米厚的金屬鋰，30微米厚聚合物電解質以及30微米厚的磷酸鐵鋰正極構成，在1/3C條件下循環一千多次，工作溫度在60℃到85℃，并且電池包需要具備加熱保溫功能。國外大鱷密集發布商業化時間表進入2017年后，國內外企業加速固態電池商業化布局。意味著，2018年將有更多的企業進入該領域，而商業化進程將有更明確的時間表。

　　在今年9月的法蘭克福車展上，大眾公布了大規模電動車發展計劃''RoadmapE''，計劃到2030年大眾全部車型都將有電動版，投資高達700億歐元，其中500億歐元將投向動力電池。同時，大眾CEO穆倫強調:''我們已經計劃下一代動力電池:里程超過1000公里的固態電池''

　　一個月后，豐田在東京車展上，宣布把推出固態電池產品的日程從原來的2022年提前到2020年。據豐田執行副總裁介紹，豐田的固態電池能量密度可達到300Wh/kg，甚至600Wh/kg。如果是400Wh/kg，為60千瓦時的固態電池充電僅需10到15分鐘。

　　每一次電池性能的顯著提升，本質上都是電池材料體系的重大變革。因為每一類電池材料體系都有其能量密度的上限。

　　從第一代的鎳氫電池和錳酸鋰電池，第二代的磷酸鐵鋰電池，到目前廣為采用并預計持續到2020年左右的第三代三元電池，能量密度和成本分別呈現出階梯式上升和下降的明顯趨勢。因此，下一代動力電池選用何種電池體系，對于實現2025年左右的電動車普及的目標至關重要。

　　目前的磷酸鐵鋰電池，單體能量密度大致在120-140Wh/kg，規模化的三元電池單體能量密度可以達到130-220Wh/kg，實驗室里的三元電池則可以達到300Wh/kg。

　　但受制于現有體系架構和關鍵正極材料影響，現有體系的鋰離子電池能量密度基本上很難突破300Wh/kg，很難滿足未來動力電池的需求。想要達到2025年單體電池能量密度400Wh/kg、2030年500Wh/kg的水平，新興電池技術研發及產業化迫在眉睫，那意味著電動汽車的續航里程相比現在將翻一番。

　　目前商用的鋰離子電池，主要問題在于使用液態/膠狀電解質，電化學窗口有限，難以兼容金屬鋰負極和新研發的高電勢正極材料，從而使能量密度上升存在瓶頸。而在安全層面，這樣的架構還會造成短路引燃、離子濃度差增大電池內阻、電極材料持續消耗等問題。

　　而固態電池進入視野，正因為它具有高的離子電導率和機械強度、寬的電化學穩定窗口和工作溫度區間，能夠實現高能量密度、高功率密度和高安全。

　　固態電解質比有機電解液具有更寬的電化學窗口，有利于進一步拓寬電池的電壓范圍，并且因為不存在濃差極化而可以工作在大電流條件，從而提升電池能量密度。同時固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題、無需隔膜隔開正負極、阻止鋰枝晶的生長，從根本上避免了電池的短路現象，能夠應用更多的負極材料。

　　此外，在集成進電動汽車時，固態電池還具有結構緊湊、規模可調、設計彈性大等利于整車集成的特點。

　　目前具有潛力的固態電解質材料可以分為聚合物、硫化物和氧化物，然而不同的材質與不同的排列組合化學性能差異很大，有的充電速度快，有的能量密度高，各有所長又各有所短，很難做到一種材料解決所有的問題。

　　同時化學性質不夠穩定、制備工藝不完善等問題的真實存在也讓固態電池還有相當長的路要走。

　　固態電池產業化的實現從根本上還是取決于材料工藝層面的突破，目前有關固態電池的專利遠超其它類型電池的綜合。高能量密度全固態電池的產業化應用，預計將耗時5-10年時間。部分先進企業會在2020年小批量生產固態電池，而真正大面積量產預計會在2025年左右。

　　科技在發展，人類在進步，希望研究機構和企業研究出更實用，價格更親民的產品。讓我們的世界更美好。