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全固态锂电池，不是你想的那样！

全固态锂电池是什么？

全固态锂电池，是一种使用固体电极材料和固体电解质材料，不含有任何液体的锂电池，主要包括全固态锂离子电池和全固态金属锂电池，差别在于前者负极不含金属锂，后者负极为金属锂。

固态锂电池与全固态锂电池有何区别？

这个问题需要从一系列的相关概念来认识。

半固态锂电池是指电芯电解质相中，质量或体积的一半是固体电解质，另一半是液体电解质。

准固态锂电池是指电芯的电解质中含有一定的固体电解质和液体电解质，其中，液体电解质的质量或体积小于固体电解质的比例。

固态锂电池是指电芯中含有较高质量或体积比的固体电解质，同时含有少量液体电解质的电池，被一些研究人员称之为“固态锂电池”，但实际上它不是全固态锂电池。

混合固液锂电池是指电芯中同时存在固体电解质和液体电解质。包括上述的半固态、准固态、固态锂电池等均为混合固液锂电池的一种，更为严谨的名称其实应为“混合固液电解质锂电池”。

全固态锂电池是指电芯由固态电极和固态电解质材料构成，电芯在工作温度范围内，不含有任何质量及体积分数的液体电解质。

全固态锂电池一定比液态锂电池安全？

发展全固态锂电池最重要的推动力之一是安全性。电池安全性对于所有应用领域的重要性都排在第一位。经过几十年的发展，液态电解质的锂离子电池电芯的安全性已经得到了显著提高。

相对于液态电解质电芯，很长时间以来都没有正式报道显示固态电解质全固态锂电池电芯的综合电化学性能超过液态，尤其是各类全固态锂电池的热失控、热扩散行为的测试数据还相当少。

全固态锂电池是否真的解决了锂离子电池的本质安全性还有待更广泛、深入的研究和数据积累。目前下结论认为在全寿命周期中全固态锂电池安全性会显著优于经过充分优化的液态电解质锂离子电芯可能为时尚早，而且基于不同固态电解质的全固态锂电池可能在安全性方面也会有显著差异，需要充分的系统研究。

技术路线主要集中在聚合物、氧化物和硫化物三大类？

有一段时间是这三类固体电解质最为研究者所关注。但是，近几年发生了较大的变化，也就是卤化物固体电解质成为研究热点之一。比如清陶的第一代固态电池选择的是氧化物+聚合物的技术路径，而第二代固态电池选择了氧化物+卤化物+聚合物的路径。

卤化物固态电解质的发展时间其实很长，但是与其同年代发现的其他类型固态电解质材料相比，它较低的离子电导率使得卤化物固态电解质在过去十几年中的发展非常缓慢。直到2018年，Asano等人取得了重大发现，即Li3YCl6和Li3YBr6卤化物固态电解质的室温离子电导率分别为5.1X10-4Scm-1和1.7X10-3Scm-1。随后，其他几种具有高离子电导率的卤化物固态电解质也被研究者们发现。

卤化物电解质的固有优势在于兼顾了高氧化稳定性和宽电化学窗口的同时兼顾了离子电导率，因此有望作为固态电池应用中的一项重要的正极改善和应用策略。目前卤化物电解质的研究进展较快，其离子电导率、正极材料兼容性、空气/潮湿环境稳定性等问题还有待进一步改善，但其低成本、环境友好，相比其他电解质具有更为优异的高电压正极稳定性，相对较高的锂离子电导率等特性适合作为一项独特的正极侧的电解质策略推动全固态电池走向实用化。

复合固态电解质膜（来源：清陶）

技术路线的选择并不是绝对的，无论氧化物、硫化物，还是卤化物，直观看起来都是颜色相近的粉末，都是具备锂离子传输性能的，但是应用过程中需考虑到不同的代次、成本情况、稳定性的情况等等。

全固态电池发展的最大瓶颈是界面阻抗？

全固态电池采用固态电解质代替有机电解液，理论上可以从根本解决传统锂离子电池的安全隐患，并且固态电解质与金属锂负极的搭配有望实现较高的能量密度；但由于固态电解质缺乏流动性，导致固-固接触面积小，阻抗增大等问题出现，这一系列的界面问题已成为制约全固态电池发展的瓶颈。

但是，产业界专家认为，制约全固态电池发展的并不是界面阻抗，而是综合选择不同的成本路径实现。同时，全固态电池的发展也没有一而贯之的路径，材料的选择只是整体产品性能的一个实现手段。材料公司的工作是通过复合材料的路径不断迭代，通过材料的排列组合扬长避短，让这些材料传输锂离子的长处发展出来，在可靠性、稳定性上做好平衡。

全固态锂电池与传统锂电池的生产工艺装备是否兼容？

一派的专家认为，全固态锂电池的生产设备虽然与传统锂离子电池电芯生产设备有较大差别，但从客观上看不存在革命性的创新，可能80%的设备可以延续锂离子电池的生产设备，只是在生产环境上有了更高的要求，需要在更高级别的干燥间内进行生产。

涂布生产线（图源：清陶）

同时，也有产业界的专家认为：电芯的产线工艺革命是必然的，因为材料都不一样，如果是用传统液态锂电池已有的产线做全固态电池，一定做不好，一定没有革命性的成果。因此，全固态电池的设备创新、工艺创新是必经之路。

全固态电池产业化可以看作是一次从材料体系到电池结构到制程工艺的全面升级。而目前的全固态电池材料体系尚未成型、产线设备尚不完备，固态电池产业链仍处于混沌状态。

全固态锂电池大规模量产有一个具体的时间点？

全固态锂电池的规模化、产业化，实际上是找到市场需求、用技术去满足市场需求的过程；并不是说人为的设定一个时间点的目标，然后大家去等一个时间点那么简单。锂电池作为储能中关键的技术，面向的是储能应用市场的方方面面，不仅是新能源汽车，也包括其他的储能，例如很多特种的领域都对储能有很强的需求，因此可以在这个技术的产业化过程中去找到合适的商业化路径。

也就是先通过一些特种的领域进入这个市场，可以在这个过程中慢慢地去培育它的规模化，进而达到进一步的降成本，然后实现整个全固态锂电池产业的大规模化。这实际上是一个商业路径的选择过程。而这个时间点是提前还是延后，要取决于整个产业链所做的协同的工作。

作为新的赛道，全固态锂电池不可能于某个时间节点一次性地推出完美的解决方案，而是通过推出一个产品，结合市场不断提高制造能力、材料性能，不断升级、提高性价比，最终实现更加远期的目标。

参考来源：

[1]财经汽车：“充电10分钟行驶1200公里”，固态电池真能实现吗？

[2]许晓雄、李泓：为全固态锂电池“正名”

[3]李泓：全固态锂电池：梦想照进现实

[4]产业链协同配合，共同实现固态电池规模化——中国粉体网专访江苏清陶能源有限公司总经理李峥博士

[5]中国粉体网：命运翻转！卤化物固态电解质产业化有望拔得头筹？

来源：中粉固态电池

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世界首块车规级全固态锂电池问世，能量密度提高5倍，未来可期

世界首块车规级全固态锂电池来了！

近日，太蓝新能源宣布，在“车规级全固态锂电池”的研发方面取得重大进展。

成功研发出，世界首块车规级全固态锂金属电池，其单体容量120Ah，能量密度达到720Wh/kg。

我们都知道，磷酸铁锂电池的能量密度一般在100-160Wh/kg左右，三元锂电池一般在150至250Wh/kg之间。

可见，这种全固态锂金属电池在能量密度方面，具有绝对优势，可以达到磷酸铁锂和三元锂的数倍，也刷新了体型化锂电池单体容量和最高能量密度的行业纪录。

这就意味着，同样的重量、体积下，这种电池可以实现更长的续航里程。而同样的电量下，这款电池的重量和体积又能做到很小，甚至可能只有现在主流电池的1/5。

所以，全固态锂金属电池如果能够实现大规模商用，势必会改变汽车动力电池的市场格局，并且在新能源汽车的设计和制造上，带来更多的新空间，例如搭载这种电池的车型，重量更轻，提速更快、续航更长，车内空间变得更大、舒适性配置更多等等等等。

太蓝新能源成立于2021年，但创始团队早在2011年就开始从事固态锂电池的技术研发了，有着很强的技术积累。并且同样是在2021年，其首款半固态锂电池产品完成客户测试，2022年首款半固态锂电池产品成功下线。而这次是取得了重大突破，成功研发出全固态锂电池。

当然，这一切都要归功于太蓝新能源取得的一系列技术突破，包括超薄致密复合氧化物固态电解质、高容量先进正负极材料、固态电池一体化成型工艺等等。

那么这款全固态锂电池的正极采用了高克容量、长循环富锂锰基材料，负极采用了超宽、超薄且兼具高循环稳定性和高倍率的复合锂金属基材料。同时，为了解决全固态锂电池的固-固界面阻抗问题，还搭配了独有的高性能氧化物复合固态电解质。以及通过构筑高效离子、电子传输网络，提高正极内部带电粒子的迁移能力，搭配自研界面柔性层材料，有效降低界面阻抗的同时，还提升了界面稳定性。最终，实现了电池综合性能的全面提升。

我一直讲，咱们发展新能源汽车产业，是一个大的战略方向，绝非几辆电动汽车的如何如何的问题。当下，在这个技术领域，我们已经领先世界，那么想要巩固领先优势，必须持续做好产业相关的技术突破，尤其是在动力电池方面。

目前世界各国都把目光放在了固态电池领域，大家也都很关心，我们自己的固态电池技术发展的怎么样了，那么这次太蓝新能源的全固态锂金属电池，在性能参数方面，已经展示出了巨大的优势和发展潜力，有望解决传统锂离子电池续航里程短的问题，为我国新能源相关汗液，例如汽车动力电池和储能产品应用领域的产业化升级，提供了一个新的选择，值得点赞。

我们也期待，这款车规级全固态锂电池能够早日验证成功并实现量产装车，为我国新能源汽车行业的进一步发展做出重要贡献，为广大用户们的日常用车提供更好的体验。