固态电池是一种新型的电池技术,其电解质是固态的,而不是液态的。相比于传统的锂电池,固态电池具有更高的能量密度、更快的充电速度、更高的安全性等优点。

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固态电池是一种使用固态电解质取代传统锂离子电池中电解液的新型电池。

传统液态锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大关键要素组成。

固态电池使用固态电解质替换传统液态锂电池中的电解液。

传统液态锂电池的两端为电池的正负两极,中间为液态电解质。在锂离子从正极到负极再到正极的来回移动过程中,电池的充放电过程便完成了。固态电池的工作原理与之相通,充电时正极中的锂离子从活性物质的晶格中脱嵌,通过固态电解质向负极迁移,电子通过外电路向负极迁移,两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中;放电过程与充电过程恰好相反。

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采用固态电解质代替液体电解质,有望使用更高比容量的正、负极材料,同时可彻底解决电池的安全性问题,是获得高能量密度、安全性和长循环寿命的全固态锂电池的根本途径。因此固态电池将会是锂离子电池升级的方向。

不过,从材料特性来看,无论聚合物、氧化物还是硫化物,其作为固态电解质的综合表现不佳,如聚合物电解质易加工、生产难度低,但是离子电导率不高,影响充放电性能,氧化物和硫化物电解质具有更高的电导率、安全性和机械强度,但是其制造难度更大,成本更高。而且,相比液态电解质,固态电解质离子间相互作用力强,离子迁移能垒是液体的十倍以上,离子电导率低。所以,固态电池技术并不成熟,所以当前各商家采用折中的方式,就是采取半固态电池技术。

半固态电池因为技术相对成熟,并且更加接近液态锂离子电池,如能实现半固态电池产业化,则随着相应固态电解质产能放量、原材料成本降低,工艺优化,则原材料与生产成本有望降低。

在固态电池的赛道上,中国车企和海外巨头都在加速布局。上汽集团宣布,从2024年起将在不同车型上实现半固态电池的量产应用。长安汽车、广汽集团等则瞄准了2025年至2026年的时间窗口,计划推出搭载半固态电池的车型。海外方面,宝马和日产也分别公布了各自的固态电池研发和应用计划。

值得一提的是,虽然丰田汽车早前曾宣布在2027年实现全固态电池的量产,但最近却将这一时间表推迟到了2030年以后。这一调整无疑给固态电池的量产前景增添了一丝不确定性。

总体来看,固态电池作为下一代电池技术的有力竞争者,正吸引着全球车企和投资者的目光。虽然量产时间表仍存在一定的不确定性,但随着技术的不断进步和产业链的逐步完善,固态电池的量产前景日益明朗。