工信部在《中國制造2025》中指出，到2025年，2030年，我國動力電池單體能量密度需分別達到400Wh/kg、500Wh/kg。而公開數據顯示，液態(tài)電池能量密度上限或為 350Wh/kg，難以滿足能量密度提升的最終要求。全固態(tài)電池使用固體電解質替代易燃易爆的電解液實現了電池的本征安全，同時使鋰負極的應用成為可能。鋰金屬具有3860 Ah/kg 的超高理論容量和-3.04 V 的低化學勢，可以有效提高電池能量密度，因此固態(tài)電池越來越受到人們的關注。

我們知道根據電解質狀態(tài)的差異，鋰離子電池總體可分為兩類：液態(tài)電池和固態(tài)電池，兩者主要不同之處在于采用電解質的狀態(tài)不同，液態(tài)電池主要依靠液體電解液進行鋰離子的運輸傳導，而固態(tài)電池中則替換了液態(tài)電池中使用的電解液與隔膜，采用固態(tài)電解質完成電池工作狀態(tài)Li+可逆脫嵌的過程。這種方式的替代，使兩者存在著不同的特性，其優(yōu)缺點也不同，具體如表1所示。

表1 液態(tài)和固態(tài)電池優(yōu)缺點對比

目前，固態(tài)電解質最常用的材料主要是無機陶瓷和有機聚合物，而它們性能的好壞也是決定固態(tài)電池性能中的關鍵的一部分，必須滿足的要求：

●較高的離子電導率

●良好的對鋰穩(wěn)定性

●較寬的電化學窗口

●力學性能良好

表2 不同固態(tài)電解質優(yōu)缺點對比

固態(tài)電池工藝核心技術

●固態(tài)電解質成膜的工藝

固態(tài)電解質取代了液態(tài)電池的隔膜和電解液，主體為固態(tài)電解質。鋰離子通過固態(tài)電解質傳輸，因此固體電解質的成膜工藝是固態(tài)電池制造的核心環(huán)節(jié)。不同的工藝方法將會影響電解質膜的厚度和離子電導率，以及電池內阻。目前電解質的成膜工藝分為干法工藝和濕法工工藝，區(qū)別在于是否采用溶劑。

表3固態(tài)電解質成膜工藝優(yōu)缺點比較

●固態(tài)電池的裝配工藝

全固態(tài)電池通常采用軟包的方式集成。與液態(tài)電池生產相比，不需要電解液注入工藝，取消了化成時間。目前全固態(tài)電池的尚處于基礎研究階段，大多數試驗驗證都基于扣式電池和模具電池。

從工藝成熟度、成本、效率等方面評估，疊片工藝是目前適合全固態(tài)電池制備的工藝。

分段疊片沿用液態(tài)電池疊片工藝，將正極、固體電解質層和負極裁切成指定尺寸后按順序依次疊片后進行包裝；一體化疊片是在裁切前將正極，固體電解質膜和負極壓延成3層結構，按尺寸需求將該3層結構裁切成多個“正極-固體電解質膜-負極”單元，并將其堆疊在一起后進行包裝。無論是分段疊片和一體化疊片，都需要解決界面問題，以免對電池內阻等電化學性能和機械性能產生影響。

各大汽車廠對固態(tài)電池市場布局統(tǒng)計

為加快電動化轉型，寶馬、奔馳等跨國車企巨頭已紛紛在固態(tài)電池領域布局。這條賽道上玩家不斷增多。

表4 不同汽車廠商對固態(tài)電池布局

總結：全固態(tài)電池可以從根本上解決現有鋰離子電池的安全問題，但全固態(tài)電池實現產業(yè)化還有很長的路要走。這其中包括固態(tài)電池正負極，固態(tài)電解質原材料的提取制備，以及電池生產工藝成熟度。中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高近日談到，材料這種事，要厚積薄發(fā)，固態(tài)電池真正投入大規(guī)模商業(yè)應用大概的時間是在 2025~2030 年之間。