2019年的諾貝爾化學(xué)獎授予了美國、英國和日本的三位科學(xué)家，以表彰他們在鋰離子電池領(lǐng)域的突出貢獻。

獲獎?wù)咧校?7歲高齡的古迪納夫Goodenough（足夠好）先生，被譽為鋰電之父，他仍然奮斗在一線，繼續(xù)為下一代鋰離子電池技術(shù)“固態(tài)電池”做貢獻。

什么是固態(tài)電池？

傳統(tǒng)鋰離子電池電池由正極、負(fù)極、液態(tài)電解液以及隔膜組成，電池充放電時，鋰離子會在正負(fù)之間來回往返擺動，而液態(tài)的電解液作為鋰離子往返的媒介。

固態(tài)電池，將液態(tài)的電解液變?yōu)楣虘B(tài)，即電池正負(fù)極之間沒有液態(tài)電解液，同時鋰離子也可實現(xiàn)正負(fù)極間的往返。

舉個形象的例子，全固態(tài)電池相當(dāng)于使鋰離子往返路徑從“水上通道”變?yōu)榱恕奥飞贤ǖ馈薄?/p>

固態(tài)電池一般稱全固態(tài)電池，目前市面上有宣稱固態(tài)電池研發(fā)成功甚至量產(chǎn)，實際上這種類型的電池是在液體電解液里面加了一些固態(tài)電解質(zhì)，或者是在固態(tài)電解質(zhì)里面加了有機電解液。

嚴(yán)格意義上來講，不能稱為固態(tài)電池，這里強調(diào)電解質(zhì)是完全固態(tài)的。

固態(tài)電池的優(yōu)勢

相比于液態(tài)電解質(zhì)電池，全固態(tài)電池具有天然的七大優(yōu)勢：

不會發(fā)生因電解液泄漏或揮發(fā)而引起的電池起火等安全事故，同時，采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)替換了具有可燃性的液態(tài)電解質(zhì)，電池安全性大幅提高；

能實現(xiàn)快速放電（是否能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電業(yè)界還有疑問）；

可以采用之前因電解液溶解而不能使用的高電壓正負(fù)極材料，從而大幅提高電池的能量密度;

電池自放電大幅降低;

電池設(shè)計自由度新增，相同容量下電池變得更加輕巧；

由于固態(tài)電池內(nèi)部不含液體，可實現(xiàn)電芯內(nèi)部的多層化設(shè)計，大大減少了電池組裝殼體等用料，進一步為電池減負(fù)；

裸電芯在物理沖擊、破壞測試之后，仍不冒煙、不起火、不爆炸。

固態(tài)電池的難題

目前，技術(shù)層面上全固態(tài)電池還要解決兩個難題：

第一，離子導(dǎo)電率：

當(dāng)前固態(tài)電解質(zhì)可以分為固體聚合物、氧化物、硫化物三種體系，但無論哪一種體系，離子電導(dǎo)率還遠低于液態(tài)電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率即鋰離子的通過率，直接決定了鋰離子在正負(fù)極之間運輸?shù)耐〞承裕?/p>

第二，界面阻抗；

固態(tài)電解質(zhì)有很高的界面阻抗，傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極的接觸方式為液/固接觸，界面濕潤性良好，界面之間不會出現(xiàn)大的阻抗。

而固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間以固/固界面方式接觸，接觸面積小，緊密性更差，因此界面阻抗較高，會影響鋰離子在界面之間的傳輸。

固態(tài)電池何時量產(chǎn)

固態(tài)電池是最有希望實現(xiàn)量產(chǎn)的下一代電池技術(shù)，這也已成為了產(chǎn)業(yè)界與科學(xué)界的共識，無疑也是全球眾多科研機構(gòu)、車企、電池廠商以及國家關(guān)注和搶奪的高地。

目前全球范圍內(nèi)約有50多家公司、初創(chuàng)公司、科研院所致力于固態(tài)電池技術(shù)研究。

據(jù)統(tǒng)計，我國院校發(fā)表的SCI文章居世界首位，而日本則占據(jù)了全球范圍內(nèi)的一半以上的專利，在歐美地區(qū)，相關(guān)創(chuàng)業(yè)公司數(shù)量逐年增多。

車企方面，豐田和大眾目前是在固態(tài)電池布局比較靠前的車企，豐田曾經(jīng)表示，要在2020年的夏季奧運會到來之前正式推出市場。

而大眾相比較較保守，預(yù)計固態(tài)電池產(chǎn)品投入整車之中，最早也要到2025年。