在電動汽車領(lǐng)域，如何通過持續(xù)提升動力電池的能量密度來提高單次充電續(xù)航里程，已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界所共同面臨的問題和挑戰(zhàn)之一。

按照《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，2020年的純電動汽車動力電池的能量密度目標為350wh/kg，2025年目標為400wh/kg，2030年目標為500wh/kg。

業(yè)內(nèi)指出，2020年能量密度可以通過對現(xiàn)有材料體系的潛力挖掘?qū)崿F(xiàn)(即高鎳三元+硅碳負極)，2020年后需要通過材料和電池體系的升級來完成。

“如果能量密度進一步提高，一定從現(xiàn)在開始就要考慮固態(tài)鋰電池?！敝袊こ淘宏惲⑷菏靠磥恚妱悠嚠a(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展需要進行技術(shù)儲備，而固態(tài)電池有望成為我國下一代車用動力電池主導技術(shù)路線?！鞍l(fā)展固態(tài)電池，刻不容緩”。

除了可以達到更高的能量密度這一優(yōu)勢以外，固態(tài)電池還具有更安全、循環(huán)性更好、成本更低等優(yōu)點，這主要是因為固態(tài)電池可能具備以下十大性質(zhì)：有望抑制鋰枝晶，不易燃燒、不易爆炸，無持續(xù)界面反應，無電解液泄露、干涸問題，高溫性能更好，無脹氣，原材料純度要求降低，正極選擇面寬，非活性物質(zhì)體積量減少，電芯內(nèi)部可串聯(lián)。

目前，日韓、美國、歐洲等多個國家都已經(jīng)開始布局固態(tài)電池，但基本都處于小容量樣品電芯階段。在我國也已經(jīng)有中科院物理所、中科院化學所、大連化物所、寧德時代、天津力神、中航鋰電等十余家研究機構(gòu)和企業(yè)對固態(tài)電池展開研究。國內(nèi)外主流的技術(shù)方向有聚合物固態(tài)電池、薄膜固態(tài)電池、硫化物電解質(zhì)基固態(tài)電池等。

雖然固態(tài)電池在多方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，但同時也有一些需要解決的問題：固體電解質(zhì)材料導電率低、內(nèi)阻較大；固態(tài)電解質(zhì)、電極間界面阻抗大，界面相容性較差，界面鋰離子電導率較低，固態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中體積膨脹和收縮，導致界面容易分離；有待設計和構(gòu)建與固態(tài)電解質(zhì)相匹配的電極，研究和開發(fā)出適合于固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池體系；制備工藝復雜、成本較高等。

雖然說固態(tài)電池理論能量密度高，但是由于其電導率低，目前產(chǎn)業(yè)化的固態(tài)電池實際輸出能量密度仍然較低，如法國BatScap目前批量應用的固態(tài)電池能量密度僅為100Wh/kg，遠低于其理論水平。

要實現(xiàn)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化，需要從以下幾個方面入手：?確定一種或幾種成熟的生產(chǎn)工藝，提高規(guī)模化效應，降低使用成本；?形成標準化的產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效率及良品率；?尋找合適的材料體系，解決輸出能量密度低和鋰枝晶問題。

GGII認為，雖然固態(tài)電池技術(shù)早已誕生，但要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并替代傳統(tǒng)的鋰離子電池仍需要較長過程，未來5-10年內(nèi)鋰離子電池仍將是主流路線。要實現(xiàn)全固態(tài)電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，技術(shù)突破很關(guān)鍵，而且材料、工藝、設備都需要相應提升。