這段時(shí)間固態(tài)電池又成了一個(gè)熱門話題，似乎鋰電池能量密度低的問(wèn)題馬上就要解決了，純電動(dòng)汽車?yán)锍探箲]也將成為過(guò)去。那么固態(tài)電池究竟是個(gè)什么東西，會(huì)帶來(lái)鋰電池的革命么？

在說(shuō)固態(tài)電池之前先來(lái)回顧一下普通電池的結(jié)構(gòu)，它有點(diǎn)像我們?nèi)粘３缘幕ň?，先把面搟平了，然后在上面撒上蔥花，最后把它卷起來(lái)。鋰電池呢，最下面是一層銅箔，之上是一層石墨，再往上是絕緣層，最上面的是鋰離子材料。

其中，銅箔和石墨是負(fù)極，鋰離子材料是正極。然后把這些東西像做花卷相同卷起來(lái)就是電池了，當(dāng)然其中還有很多細(xì)節(jié)，比如添加電解質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑等等，這里就不細(xì)說(shuō)了。

充電池時(shí)，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反?？梢园唁囯x子理解成勤勞的工人，負(fù)極是他們的住所，正極是工作的廠。充電時(shí)工人們從廠回到家里休息；放電時(shí)則從家里前往廠工作。

在鋰電池中，參和放電只是鋰離子而已，它的質(zhì)量大概是整個(gè)電池的2%，其他的部件都是維持電池結(jié)構(gòu)和功能的，所以鋰電池的能量密度低的可憐。其中電解液和隔膜占了總質(zhì)量的20%左右，而固體電池就是將電解液換成了固體粉末，那么就省去了隔膜這個(gè)部件，另外固態(tài)粉末要比電解液體積要小。所以總體來(lái)看，電池能量不變重量減輕，能量密度是有所提升的。

優(yōu)點(diǎn)不只是表面看上去的能量密度提升，前面有提到，鋰電池的充放電類似于工人在廠和家之間往返。但有個(gè)問(wèn)題，為了維持正極的結(jié)構(gòu)，在充電時(shí)鋰離子不能全部移動(dòng)到負(fù)極去，也就是有即使下班了，還要留一部分工人在廠值班，不然就會(huì)出問(wèn)題。所以現(xiàn)在鋰電池的研究方向都集中在正極材料上，如何讓更多的工人回家休息，或者新增廠的面積，可以容納更多的工人。

比如NCM811電池，這是之前TSLA用的鋰電池型號(hào)，NCM代表鎳、鈷、錳三種元素，811是它們之間的比值；再比如CATL的NCM532、NCM622這些電池，都是在正極上面做修改，就是為了提升電池的能量密度。

固態(tài)電池由于節(jié)省了一部分材料以及改變了電解液，所以會(huì)省下來(lái)一部分空間，如此給正極的設(shè)計(jì)空間就更大，可以擴(kuò)建那個(gè)廠了。另外固態(tài)電池甚至可以省略正極，在電壓的加持下，負(fù)極滲透過(guò)來(lái)形成正極，這樣給予正極的設(shè)計(jì)空間就更大了。

所以固態(tài)電池不僅看起來(lái)會(huì)提升能量密度，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)給予了電池設(shè)計(jì)更大的空間，當(dāng)固體電池技術(shù)愈發(fā)成熟后，能量密度會(huì)隨著設(shè)計(jì)的優(yōu)化，有更大幅度的躍升。

除了提升能量密度外，固體電池安全性能也有所提升。目前鋰電池中的電解液會(huì)和正極材料發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，這個(gè)過(guò)程中釋放很少一部分氣體，所以鋰電池都會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)泄氣閥。但假如發(fā)生意外，像穿刺、變形等情形，氣體就會(huì)大量出現(xiàn)隨后撐破外殼發(fā)生爆炸。

固態(tài)電池就沒(méi)這方面的問(wèn)題，因?yàn)楣腆w的電解質(zhì)不會(huì)出現(xiàn)氣體，自然爆炸的風(fēng)險(xiǎn)就降低了很多。另外在遇到穿刺、擠壓等外力破壞時(shí)，固態(tài)電池也更加不容易發(fā)生短路。

能量密度更高、安全性更強(qiáng)，看起來(lái)固態(tài)電池?zé)o比美好，但離車載電池還是有一定距離。這里有一個(gè)問(wèn)題就是接觸電阻，接觸電阻越大，電池快速充放電時(shí)出現(xiàn)的熱量也越大，會(huì)影響電池的性能。如何減小接觸電阻，這就要電池的突出的極耳和里面的正負(fù)極接觸面積越大越好。

原先這個(gè)極耳是浸潤(rùn)在電解液中的，現(xiàn)在換成了固態(tài)電解質(zhì)，那么接觸面積就會(huì)小很多，所以面對(duì)大功率充放電時(shí)，熱量會(huì)很大。目前我看有關(guān)固態(tài)電池的一些論文中，很多新技術(shù)都是為了減小接觸電阻，新增電子流動(dòng)速度。不過(guò)很多都是實(shí)驗(yàn)室中的技術(shù)，未來(lái)何時(shí)能夠普及就不了解了。

另外，有關(guān)固態(tài)電池一些新技術(shù)，雖然可以支持大功率充放電，但是對(duì)電池壽命有影響，充放電循環(huán)次數(shù)只有現(xiàn)在電池的一半。所以，固態(tài)電池真正投入商業(yè)還是有不小挑戰(zhàn)。不過(guò)，固態(tài)電池一定是鋰電池的一個(gè)發(fā)展方向，現(xiàn)在大眾、福特、豐田、CATL、LG、三星等眾多公司都在作相關(guān)的研究，相信在市場(chǎng)的驅(qū)使下技術(shù)很快會(huì)得到突破。

至于說(shuō)，今年年內(nèi)上市的固態(tài)電池，我還是有疑問(wèn)的，畢竟它們沒(méi)有披露技術(shù)細(xì)節(jié)，不了解只是炒固態(tài)電池這一概念，還是有真的突破性技術(shù)。我認(rèn)為比較靠譜的突破可能是3、5年后，目前鋰電池行業(yè)主流的觀點(diǎn)也是在2025年將能量密度提升到400Wh/kg，相較現(xiàn)在提升了33%。究竟發(fā)展速度有多快，我們還是拭目以待吧。