2024-05-31 07:09作者：李东编辑：马腾
随着主流磷酸铁锂电池和三元锂电池技术逐渐步入瓶颈期，寻找性能更优的替代产品成为新能源汽车企业与电池厂商的共同目标。近期，智己汽车、广汽埃安相继发布固态电池最新技术成果，曾经充满争议的固态电池再度进入了人们的视线。相比传统液态电池，固态电池到底有哪些优势？未来将对新能源汽车产生哪些影响？是否已经具备了量产条件？本期《质用车》将为大家一一解读。
固态电池的具体形式，包括哪些技术路线？
固态电池顾名思义就是采用固态电解质的锂离子电池。固态电池具有三种分类，分别为半固态、准固态和全固态，它们的液体含量分别为5-10wt%、0-5wt%、0wt%。
半固态电池相对于液态电池减少了电解液的使用量，并增加了复合电解质。此外，负极从石墨体系升级到预锂化的硅基负极/锂金属负极，正极从高镍升级到了高镍高电压/富锂锰基等。隔膜仍然保留并涂覆有固态电解质涂层，锂盐从LiPF6升级为LiTFSI，能量密度可达350Wh/kg以上。
准固态电池是在全固态电池中加入少量液态电解液（通常小于5wt.%）的情况下得到的。液态电解液的作用主要是浸润界面。
全固态电池与液态电池相比取消了原有的电解液，采用固态电解质，并以薄膜的形式分隔正负极，从而替代隔膜的作用。负极从石墨体系升级到预锂化的硅基负极/锂金属负极，正极从高镍升级到了超高镍/镍锰酸锂/富锂锰基等。全固态电池的能量密度可达500Wh/kg。
从电解质材料来划分，固态电池包括聚合物体系、氧化物体系、硫化物体系三大主流技术路线。其中，聚合物电解质采用高分子聚合物为电解质基体，添加导电锂盐，构成离子传导网络，具备柔性与易加工特点。但其仅能和铁锂正极匹配，且性能上限较低，也制约了其大规模应用潜力。国内采用这一技术路线的企业包括清陶能源、贝特瑞、天赐材料、奥克股份。
氧化物电解质具有较高的离子电导率、出色的热稳定性，同时拥有超过5V的高电压窗口，更适配高压正极材料体系。从成本角度来看，氧化物电解质更适合大规模生产和应用。目前国内在该技术路线进展领先的企业包括赣锋锂业、当升科技等。
硫化物电解质理论上能提供更高的能量密度、更快的充电速度，具备较大的商业化潜力。其缺点包括电化学窗口相对较窄，易与锂金属及空气发生反应。此外，由于可能产生硫化氢，以及界面稳定性欠佳，增加了其研发难度和成本。全球方面，硫化物路线以日韩厂商为主，包括三星、丰田、松下、日产、LG、SKI。国内方面，宁德时代选择凝聚态、硫化物双重材料体系。
值得注意的是，以上三大路线还同时面临着正负极的共性问题，相比传统液态电解质，从浸润形式的软接触，变成固体与固体的硬接触，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。综合来看，固态电池技术并不成熟，当前各企业只能采取折中的方式，即半固态电池技术。半固态电池由于技术相对成熟，并且更加接近液态锂离子电池，因此受到了不少汽车企业与电池厂商的青睐。智己L6搭载的“光年固态电池”实际上就属于半固态电池，传统电解液添加较少。此外，国轩高科、亿纬锂能、孚能科技等电池厂商，以及东风、长安、广汽等汽车企业，都已实现或即将实现半固态电池的量产装车。不过，半固态电池虽然减少了液态电解质的用量，但是仍存在易燃风险，并且在能量密度上也与真正的全固态电池存在明显差距。
