人類社會(huì)的進(jìn)步離不開(kāi)社會(huì)上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開(kāi)我們的設(shè)計(jì)者的努力，其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成，比如固態(tài)電池。

固態(tài)電池領(lǐng)域有不同的技術(shù)路線，固體電解質(zhì)可大致分為三類：無(wú)機(jī)電解質(zhì)、固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE，SolidPolymerElectrolyte)、復(fù)合電解質(zhì)。目前較多業(yè)者投入研究的材料包括固態(tài)聚合物、硫化物(Sulfide)、氧化物(Oxide)、薄膜(ThinFilm)等。像是戴森、蘋(píng)果各自收購(gòu)的固態(tài)電池廠Sakti3和InfinitePowerSolutions，皆以薄膜為主，但制程復(fù)雜，量產(chǎn)難度高，先前市場(chǎng)傳出戴森、蘋(píng)果有意放棄，故現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r不太明朗，而豐田、松下(Panasonic)、三星、寶馬、寧德時(shí)代投入硫化物電解質(zhì)，輝能、索尼則是聚焦在氧化物。

科學(xué)家將傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池生動(dòng)地稱為“搖椅電池”。搖椅的兩端是電池的正極和負(fù)極，中間是電解液(液體)。鋰離子就像一個(gè)出色的運(yùn)動(dòng)員，在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。在鋰離子從正極向負(fù)極然后向正極移動(dòng)的過(guò)程中，電池的充電和放電過(guò)程完成。固態(tài)電池的原理是相同的，不同之處在于其電解質(zhì)是固體，其密度和結(jié)構(gòu)允許更多的帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更多的電流，從而增加了電池容量。因此，在相同的功率量下，固態(tài)電池的體積將變小。不僅如此，由于固態(tài)電池中沒(méi)有電解質(zhì)，因此密封起來(lái)會(huì)更容易。當(dāng)用在諸如汽車的大型設(shè)備中時(shí)，不需要添加額外的冷卻管，電子控制裝置等，這不僅節(jié)省了成本，而且有效地減輕了重量。

固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)代替了液態(tài)電解質(zhì)，就像排干游泳池中的水并鋪設(shè)一層薄膜一樣，整個(gè)游泳池的重量都會(huì)下降，但是游泳池沒(méi)有水，鋰離子如何移動(dòng)?這是固態(tài)電池的迫切問(wèn)題。大型公司目前使用三種主要方法，即氧化物，聚合物和硫化物路線。

固體電解質(zhì)是不易燃，不腐蝕，不揮發(fā)的，并且沒(méi)有泄漏問(wèn)題。在傳統(tǒng)鋰電池的充電和放電過(guò)程中，鋰枝晶的生長(zhǎng)會(huì)輕易刺穿隔膜，導(dǎo)致電池短路并帶來(lái)安全隱患。固態(tài)電解質(zhì)是不易燃，不腐蝕，不揮發(fā)的，并且不存在液體泄漏的問(wèn)題。它也克服了鋰樹(shù)枝狀現(xiàn)象，因此全固態(tài)電池具有極高的安全性。

氧化物主要分為薄膜和非薄膜類型。薄膜類型的容量小，只能滿足微電子學(xué)的使用。它不適用于汽車。非膜型具有優(yōu)異的整體性能并解決了生產(chǎn)問(wèn)題。它已經(jīng)可以用于手機(jī)電池，但是必須應(yīng)用于新能源汽車。 這需要一些時(shí)間。

一種是電壓平臺(tái)的改進(jìn)，電池的能量密度將增加。有機(jī)電解質(zhì)的電化學(xué)窗口有限，并且難以與鋰金屬陽(yáng)極和新開(kāi)發(fā)的高電勢(shì)陰極材料兼容。然而，固體電解質(zhì)通常具有比有機(jī)電解質(zhì)更寬的電化學(xué)窗口，這有利于進(jìn)一步增加電池的能量密度。其次，固體電解質(zhì)可以阻止鋰樹(shù)枝狀晶體的生長(zhǎng)，極大地改善了材料應(yīng)用系統(tǒng)的范圍，為具有更高能量密度空間的新型鋰電池技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。目前，通過(guò)全固態(tài)鋰電池的研究和開(kāi)發(fā)可以提供的能量密度基本上可以達(dá)到300-400Wh / kg。

聚合物是首先實(shí)現(xiàn)小規(guī)模批量生產(chǎn)和成熟技術(shù)的材料，但室溫下的電導(dǎo)率非常低，上限也不高。由聚合物材料制成的固態(tài)電池具有300Wh / kg的較高能量密度，在過(guò)去兩年中仍能滿足需求，但幾年后將無(wú)法跟上時(shí)代的發(fā)展。如果您是球隊(duì)老板，則不會(huì)選擇“登場(chǎng)就是巔峰”的新秀球員。

液體電解質(zhì)在充電和放電過(guò)程中會(huì)與鋰離子不可逆地反應(yīng)，形成固體電解質(zhì)界面膜(SEI)，這將導(dǎo)致活性物質(zhì)和電解質(zhì)的損失，并降低庫(kù)侖效率。固體電解質(zhì)溶液解決了固體電解質(zhì)界面膜(SEI)和鋰樹(shù)枝狀晶體的問(wèn)題，大大提高了鋰電池的循環(huán)能力和使用壽命。

本文只能帶領(lǐng)大家對(duì)固態(tài)電池有了初步的了解，對(duì)大家入門(mén)會(huì)有一定的幫助，同時(shí)需要不斷總結(jié)，這樣才能提高專業(yè)技能，也歡迎大家來(lái)討論文章的一些知識(shí)點(diǎn)。