自從1991年索尼公司將含有液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池帶入電子設(shè)備的應(yīng)用至今，液態(tài)鋰電池已經(jīng)成為目前最為成熟、使用最廣泛的技術(shù)路線之一。
傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池又被科學(xué)家們形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負兩極，中間為電解質(zhì)（液態(tài)）。而鋰離子就像優(yōu)秀的運動員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中，電池的充放電過程便完成了。
今天就跟大家簡單聊聊全固態(tài)鋰離子電池的現(xiàn)狀和未來，一起看看全固態(tài)鋰離子電池到底是個什么鬼。最近寶馬正在研發(fā)一款更為先進的鋰離子電池，這款電池將用固態(tài)電解質(zhì)代替現(xiàn)有的電解液，更輕、更安全、密度更高。據(jù)悉，新電池的量產(chǎn)時間或為2026年。
所謂全固態(tài)鋰離子電池簡單來說就是指電池結(jié)構(gòu)中所有組建都是以固態(tài)形式存在，而如今傳統(tǒng)的商業(yè)化的鋰離子電池則是液態(tài)鋰離子電池即電解液是液態(tài)溶液狀。具體來說就是把傳統(tǒng)鋰離子電池的液態(tài)電解液和隔膜替換為固態(tài)電解質(zhì)，一般是以鋰金屬為負極，也可是石墨類及其他復(fù)合材料。
在固態(tài)離子學(xué)中，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。固態(tài)電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于固態(tài)電池的功率重量比較高，所以它是電動汽車很理想的電池 。2020年固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)有望取得突破性進展，在成本、能量密度和生產(chǎn)過程等方面進一步趕超鋰離子電池技術(shù)。2030年，鋰離子電池將不再是電動汽車電池主流，但其在某些電子原件領(lǐng)域仍有一席之地。
固態(tài)電池的原理與之相同，只不過其電解質(zhì)為固態(tài)，具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此，固態(tài)電池中由于沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設(shè)備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。那么它們兩者有什么區(qū)別呢。
液體點解質(zhì)：優(yōu)點：a.工業(yè)化自動化程度高; b.較好的界面接觸; c.充放電循環(huán)電極膨脹相對可控; d.單位面積的導(dǎo)電率高。缺點：a.易揮發(fā)易燃燒的電解質(zhì)導(dǎo)致其安全/熱穩(wěn)定性較差; b.依賴于形成SEI膜; c.鋰離子和電子可能同時傳導(dǎo)。
全固態(tài)電解質(zhì)：優(yōu)點：a.高安全/熱穩(wěn)定性(針刺和高溫穩(wěn)定性極好，可長期正常工作在60-120℃條件下); b.可達5V以上的電化學(xué)窗口，可匹配高電壓材料; c.只傳導(dǎo)鋰離子不傳導(dǎo)電子; d.由于固態(tài)電解質(zhì)存在可以在電池內(nèi)串聯(lián)組成高電壓的單體電池; e.簡化冷卻系統(tǒng)，提高能量密度; e.可使用在超薄柔性電池領(lǐng)域。缺點：a.充放電過程中界面應(yīng)力受影響; b.單位面積離子電導(dǎo)率較低，常溫下比功率差; c.成本極為昂貴(1mAh成本為25美金);d.工業(yè)化生產(chǎn)大容量電池有很大困難。
固態(tài)電池可能是未來電池技術(shù)的發(fā)展方向之一，但也許不是最好的。從理論的提出時間來看，固態(tài)電池并不是一個新的概念，但多年來，研發(fā)上的進展并沒有想象那么快速。包括燃料電池、超級電容器、鋁空氣電池、鎂電池在理念上都有較大的發(fā)展空間，而最終，要看哪種路線發(fā)展更快、更接地氣。
