目前氧化物體系進(jìn)展最快，硫化物體系緊隨其后，高能聚合物體系仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，硫化物和聚合物體系都已取得長(zhǎng)足進(jìn)展。氧化物的綜合發(fā)展性較為均衡，其他兩種的電解質(zhì)均存在高成本或研發(fā)難度大等問題，不能達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的要求。

展望固態(tài)電池未來發(fā)展趨勢(shì)，技術(shù)上步步為營(yíng)，采用逐步顛覆策略，液態(tài)電解質(zhì)含量逐步下降，全固態(tài)電池是最終形態(tài)。依據(jù)電解質(zhì)分類，鋰電池可分為液態(tài)、半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)四大類，其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)三種統(tǒng)稱為固態(tài)電池，區(qū)別在于所包含的液體電解質(zhì)質(zhì)量。

其中，半固態(tài)電池的液體電解質(zhì)質(zhì)量百分比小于10%，準(zhǔn)固態(tài)電池液體電解質(zhì)質(zhì)量百分比小于5%，而全固態(tài)不含有任何液體電解質(zhì)，其電解質(zhì)材料為固態(tài)?，F(xiàn)階段電池體系包含部分液態(tài)電解質(zhì)以取長(zhǎng)補(bǔ)短，逐漸減少液體的使用，從半固態(tài)電池到準(zhǔn)固態(tài)電池，最終邁向無液體的全固態(tài)電池。

固態(tài)電池“三步走”路線圖

固態(tài)電池的迭代過程中，液態(tài)電解質(zhì)含量將從20wt%降至0wt%，電池負(fù)極逐步替換成金屬鋰片，電池能量密度有望提升至500Wh/kg，電池工作溫度范圍擴(kuò)大三倍以上。預(yù)計(jì)在2025年前后，半固態(tài)電池可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2030年前后實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用。

目前在全球范圍內(nèi)，全固態(tài)電池主要處于研發(fā)和試制階段。從液態(tài)電池到固態(tài)電池，首先會(huì)面臨電解質(zhì)材料的變更，進(jìn)而帶來工藝上的轉(zhuǎn)變。目前日韓和歐美等海外企業(yè)更傾向于硫化物技術(shù)路線，致力于全固態(tài)電池的開發(fā)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對(duì)緩慢；而國(guó)內(nèi)企業(yè)多數(shù)選擇氧化物技術(shù)路線，研發(fā)的產(chǎn)品多為半固態(tài)電池。

全球汽車制造商之所以熱衷于開發(fā)全固態(tài)電池，是因?yàn)橄M(fèi)者對(duì)里程的需求依然強(qiáng)勁。材料技術(shù)、制備技術(shù)不夠成熟、生產(chǎn)成本過高，成為制約全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的主要因素。行業(yè)普遍認(rèn)為，全固態(tài)電池距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化至少還需5年時(shí)間。正因如此，半固態(tài)電池成為公認(rèn)的更利于產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)路線，而全固態(tài)電池極有可能成為電動(dòng)汽車市場(chǎng)爆發(fā)式增長(zhǎng)的催化劑。

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化仍需時(shí)間

目前，全球都在加快固態(tài)電池的研發(fā)，在固態(tài)電池正是量產(chǎn)之前，還有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題亟待攻克。例如，固態(tài)電池的低電導(dǎo)率和高界面阻抗，讓鋰離子在電池內(nèi)部傳輸效率過低，影響了電池的快充能力和循環(huán)壽命，同時(shí)也無法讓電池的容量正常釋放。

· 固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率偏低。所謂離子電導(dǎo)率指的是鋰離子在電解質(zhì)內(nèi)移動(dòng)的順暢情況。固態(tài)電池的電導(dǎo)率普遍低于液態(tài)離子電導(dǎo)率，比如聚合物電解質(zhì)，其離子電導(dǎo)率甚至比液態(tài)離子電導(dǎo)率差了多個(gè)數(shù)量級(jí)。

· 固體電解質(zhì)與電極間的界面阻抗較大。傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間是固液接觸，界面潤(rùn)濕性良好，可以說是“嚴(yán)絲合縫”，界面之間不會(huì)產(chǎn)生大的阻抗。但是固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極是固固接觸，接觸效果差了一大截，所以鋰離子在界面之間的傳輸阻力更大。

此外在固態(tài)電池中，除了電解質(zhì)和電極之間的界面，電極內(nèi)部還存在復(fù)雜的多級(jí)界面，電化學(xué)以及形變等因素都會(huì)導(dǎo)致接觸失效影響電池性能。長(zhǎng)期使用時(shí)穩(wěn)定性不理想也是長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能固態(tài)電池發(fā)展的瓶頸。固態(tài)電池在服役過程中結(jié)構(gòu)與界面會(huì)隨時(shí)間發(fā)生退化，但退化對(duì)電池綜合性能的影響機(jī)制尚不明確，難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效應(yīng)用。

而構(gòu)建高性能固態(tài)電池需要從兩方面入手，一是構(gòu)建高性能的固態(tài)電解質(zhì)，二是提高界面的相容性和穩(wěn)定性。目前，可以通過兩個(gè)手段解決這一問題：第一個(gè)是加強(qiáng)材料的處理能力，讓界面越來越完整，接觸越來越充分；第二則是在材料選擇過程中，根據(jù)不同類型的材料，結(jié)合不同的材料體系、物理性能做復(fù)合，最終形成一種復(fù)合材料，其中，有無機(jī)的材料部分更多為了彌合界面的接觸，無機(jī)的材料部分主力傳導(dǎo)離子。