固态电池的优缺点（全固态电池的优缺点）
本篇文章给大家谈谈固态电池的优缺点，以及全固态电池的优缺点对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。
本文目录一览：
- 1、液态电池跟半固态 跟全固态电池有啥区别？
- 2、越来越多的厂家都开始推崇固态电池，固态电池有何优点？
- 3、固态电池有哪些优势？
- 4、蔚来发布固态电池，固态电池与普通电池相比较，优势在哪？
- 5、蔚来推出的固态电池，到底是不是噱头？
- 6、固态电池，提振新能源行业的一味良药
液态电池跟半固态 跟全固态电池有啥区别？
固态电池理论上说是以金属锂或者钠制成的玻璃化合物为传导物质，无需液体电解液的电池，若实现量产，目前市面上的液体锂电池将失去竞争力，锂电隔膜、电解液、后端设备需求量或将大大减少，相关企业的生存空间会被压缩。但是目前固态电池本质上还是半固态电池，其与固态电池的区别是：半固态电池的电解液含量在10%以下，而固态电池完全不含电解液。
半固态电池只是一个量变的过程，仅是技术升级，对电池安全性和能量密度有所提升，但仍属于二次电池范畴，半固态电池在生产过程中，化成、分容等工序仍是必要流程，后端电池设备仍是必需的。
锂电池产业发展至今，液态电池技术已相对成熟，半固态电池在离子电导率、能量密度、耐高温、耐高压、循环寿命等方面均优于液态电池，且半固态电池安全性更高，可大大降低电池热失控风险。
但显而易见，半固态电池技术尚未足够成熟，虽然已经有部分产品投入市场使用，但是仍需要实际检验，同时电导率提升问题能否解决还是未知数。
当前的半固态电池属于过渡性技术，就是将增加了一些新添加剂与聚合物单体液态的电解液注入之后，再用光引发等方式使之部分聚合为固态，且目前的半固态电池多采用软包形态，单节电池较小，成本上虽有所降低，但工艺时间尚无明显缩短。
在未来电池技术的方向上，锂离子电池生产技术发展趋势是向更大电流、更高电压、节能化、小型化、全自动化方向发展。半固态电池、固态电池是锂电池技术迭代的一种体现，而这种迭代升级有利于设备需求的增加和行业格局的持续优化。
越来越多的厂家都开始推崇固态电池，固态电池有何优点？
据有关消息称，丰田将在今年内推出一款固态电池，该电池可提供500公里续航。据丰田官方介绍，这款固态电池有望成为液态电解质锂电池的可行替代品，该电池在10分钟内便可从空电充至满电，充电速度上接近于传统燃油车加油，并且仅有极小的安全隐患。
在对新能源汽车的配套方面看，丰田虽然将在今年内公布该固态电池，但搭载该固态电池的原型车需要到2022年才能推出，并且按丰田的计划，其量产时间要在2025年左右。而在固态电池领域，丰田汽车具有全球公认的领先优势，公开资料显示，丰田目前已拥有固态电池相关专利1000多项。
其实与我们现在所使用的液态锂电池相比，车企们早已涉足固态电池的开发，试图从另一种特有形式来攻破目前液态锂电池所面临的难题，因此固态电池也被公认为下一代动力电池，并或将取代液态电解质的锂离子电池。在目前，包括宁德时代、比亚迪、国轩高科等多个相关企业都声称在该领域有深度研究，乃至不少企业、高校已参与到固态电池的研发中，如戴姆勒、菲斯科、中国锂电巨头、法国石油公司道达尔以及麻省理工大学和斯坦福大学的衍生企业。
从发展前景而言，固态电池似乎有着极大的诱惑力，但从应用层面而言，固态电池真的会是电动车最合适的能源载体吗？而如果固态电池真正得以普及，它又能否为电动车带来真正的爆发时代呢？
如今我们所能看到的液态电解质锂电池，其最明显的短板就是因不稳定性而带来的安全隐患及不同环境下，性能下降对行车带来的明显影响，例如电池自燃及冬季续航能力大幅下降等都是液态电解质锂电池目前所面临的核心问题。而固态电池的优势则在于填补了液态电池的这些短板。
我们一般看到的电动车自燃都是在充电情况下发生，之所以会出现这个问题，主要是因为液态电解质电池在充电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜，引起电池短路，从而导致电池内部结构产生不稳定变化，导致自燃发生。而且基于电解液的运动特性，在低温环境下，电解液粘度会变大，离子传导速度变慢，造成外电路电子迁移速度不匹配，因此电池出现严重极化，充放电容量出现急剧降低，这也就是为何电动车在极寒地带会出现严重亏电情况。
而相对的，固态电池则没有上述液态电池的烦恼，主要是因为固态电池在结构上与液态电池有着本质上的区别。传统的锂电池两端为电池的正负两极，中间为电解质（液态），在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。而固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池，可以抑制锂枝晶、不易燃烧、不易爆破、无电解液走漏、不会在高温下发生副反应等，这就意味着固态电池能够完美避开液态液态电解质的特性影响，成为更安全的电容载体。
而且固态电池的能量密度更高，对于普通的液态电池而言，一般能达到300Wh／kg已是最高，但是超过500Wh／kg则被认为是不可能。而固态电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，直接使用金属锂来做负极，这样可以大大减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。固态电池研发可提供的能量密度基本可达300－400Wh／kg，其起点便是液态电池的终点，可以说是有着相当可观的发展潜质，也正是如此，固态电池也被认为是电动车的理想电池。
相比性能上的短板，之所以需要固态电池尽快入局，还在于填补液态电解质锂电池的另一大问题-寿命。根据中国汽车技术研究中心数据显示，2020年国内累计退役动力电池超过20万吨，如果这些锂电池处理不当，将会对环境造成长达50年的污染。此时将会衍生出两个相当重要的问题，一是伴随着电动车在市面上不断地流通，液态电解质锂电池的市场保有量只会不断增加，而且基于其较短的寿命（一台纯电动汽车，保守预估5-7年时间电池衰减到80%以下就将进入报废环节），退役下来的液态电解质锂电池只会逐年递增，其处理压力也只会逐年增大。
二是基于车企对于这些液态电解质锂电池的回收能力，电池回收是需要经过拆解翻新再拼装成新的动力电池后，才能重新装载在电动车上，而在这当中产生的成本无疑是巨大的。但当然，也有人说动力电池回收是电动车衍生出的新一个蓝海，但如果在循环性更强的固态电池入局后，电动车的电池寿命将获得显著提升（理想情况下，固态电池循环使用能够达到45000次左右。）动力电池回收这一片蓝海或许会迎来不小的冲击。
其实从电池特性而言，固态电池的各种好处也显而易见，而最重要的是，固态电池解决了如今电动车的可靠性和充电效率两大核心问题，这也是消费者选择电动车时的核心顾虑。而且从续航焦虑的深层因由来看，如果丰田的固态电池真的能实现10分钟内将电池从空电充至满电，那基本填补了电动车在续能上与燃油车的差距，这无疑是电动车对燃油车的最大冲击。
而且从全球各个国家的新能源战略来看，如今多个国家都将禁售燃油车提上日程，基本规划时间都在2025年（荷兰、挪威）、2030年（美国（加州）、德国、印度）及2040年（法国、英国）之间，而丰田所说的固态电池将在2025年实现实车应用，也正踩中了最早的燃油车禁售节点，如此一来也顺畅地接轨了全球汽车发展趋势。
电动车究竟好不好，这个问题放在现在其实还为之尚早。因为对于电动车而言，其仍存在相当巨大的发展潜力，这也是为何新能源汽车即便是在技术还未完全成熟时，仍能吸引一大波的投入和关注。但值得肯定的是，伴随新能源汽车而来的新时代将改变汽车行业的未来格局，或许固态电池的到来，将是引领这一行业爆发的另一契机。
固态电池有哪些优势？
一般来说，液态的电解质短路时，温度升高，将电解质点燃而发生爆炸。但固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题。另外固态电池具有能量密度高，循环性能强，相对较轻等优势。
蔚来发布固态电池，固态电池与普通电池相比较，优势在哪？
蔚来NIO Day第四年，朋友圈被众多媒体朋友抢发，汽车人参考认为有两个信息是值得深挖的，一是150kWh的固态电池，二是Innovusion的激光雷达。
本文对发布会提到的固态电池三大核心技术，众多的专业词汇，进行深度的拆分和解读。
1. 纳米级包覆超高镍正极
我们需要把这个词拆开来看，“超高镍”指的是正极材料，提高镍的含量，能提高正极材料的克容量，从而提高单体能量密度，这是行业主流路线，“超高”汽车人参考认为至少是三元811，甚至是9系。
需要指出的是，蔚来在100kWh电池包采用的是较安全的镍55（Ni55）高电压单晶材料，结构配合CTP。而“超高镍”，蔚来汽车又选择了另外一条路。
“纳米级包覆”指的是工艺，超高镍带动结构不稳定，往往需要在材料表面包覆抗蚀层，防止释氧，但包覆太厚又会影响锂离子从正极材料的脱嵌，因此采用的是纳米级的包覆，即把包覆做薄。
2. 无机预锂化硅碳负极
也需要把这个词拆开来看，“硅碳负极”指的是负极材料，石墨负极有较高的稳定性，但石墨的能量密度比较低（理论克容量约372mAh/g）；硅基材料具有很高的能量密度（理论克容量4200mAh/g），在负极加入硅后，能够让负极材料的理论克容量提升约10倍。
但加入硅后，需要解决两种材料在充放电过程中体积膨胀不同，硅的体积膨胀为320%，而碳仅为12%，膨胀不同，结构就会坍塌。
硅碳负极也是当前行业的主流路线，大多数电池企业的负极材料都早已经开始掺硅，并在逐渐提高硅的含量。
而宽度在10纳米左右、长度无限制的一维的硅纳米线是当前一种新的思路。
另外需要指出的是，负极采用硅碳体系，单体能量密度会有一个天花板，大概在300Wh/kg的水平，而要继续实现能量密度的突破，采用金属负极是其中一种可能，也就是锂金属电池，能量密度可以做到500-600Wh/kg的水平。
显然，蔚来汽车目前也并没有采用这种路线。
“预锂化”指的是工艺，在电池化成时，额外寻找一个锂源，让负极形成的SEI膜不消耗正极脱嵌的锂离子（约有10%～35%的首次不可逆锂损失），最终提高电池的容量，常见的预锂化方式是在负极（金属Li粉和Li箔）或者正极补锂。
预锂化业界也开发了很多年，但是锂很活跃，需要解决安全和高成本的问题。
而蔚来汽车“无机预锂化”，汽车人参考认为应该指的是将无机粉末添加到熔融锂中形成混合物的方式。
3. 原位固化固液电解质
这个词比较绕口，核心在“固液电解质”，所谓原位固化，就是逐步把当前的液态电解质转换为固体，而不是一步到位全固态的方法。
也就是蔚来汽车的固态电池，本质上是同时含有固态电解质和液态电解质的锂电池。
按照2022年底量产计划，再结合国内相关企业研发进展，汽车人参考认为，蔚来半固态电池，具体应该是一端电极是全固态，另一端电极是液态，固态电解质接近或超过一半质量比/体积比。
而行业里面说的固态电池，真正意义上指的是全固态电解质锂电池。
目前有氧化物、硫化物、聚合物（有机物）三种技术路线：
聚合物容易加工，最容易利用现有设备通过改造实现量产，但缺点是离子电导率最低，电化学稳定性不好，容易短路，能量密度有局限。
氧化物的导电率高于聚合物，但机械性能坚硬，与正极活性材料固-固接触不好，目前国内企业卫蓝、清陶、辉能都是走的这条路线。
硫化物接触性好，离子电导率超过液态电解液，未来最可能的技术路线（日系居多），但是需要解决产品成本高和空气稳定性差的问题。
全固态电池的定位，就是全方位取代当前的液态锂离子电池。但是各个材料都有局限性，还在开发之中，距离真正的应用，需要跨越“技术”和“量产”两座大山。
小结
蔚来汽车的“固态电池”，包括了正极高镍、负极硅碳、电解质半固态三个关键点，分别在材料和工艺两个层面进行了技术创新。
本质上没有颠覆性技术，更多的是，沿着行业公认主流技术路线的推进和落地，并不是真正意义上的固态电池。
在大家都在唱赞歌的时候，需要有媒体从中立的角度，去看待技术的本身，回到本文题目，要不要给蔚来固态电池泼一盆冷水，似乎也并不重要了。
蔚来推出的固态电池，到底是不是噱头？
固态电池，近年来时常见诸媒体，日本媒体更是早在2011年就报道，丰田将在2015年至2020年推出全新的固态高效电池，声称这将完全弥补电动车不能远行的缺点，同时还能大力推动电动车的普及速度。但时至今日，固态电池并未得以应用。那么，固态电池到底是一项靠谱的技术，还是蔚来的营销噱头？现在又发展到了什么地步？
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目前电动汽车通常使用的三元锂电池组与磷酸铁锂电池组，都属于锂离子电池，其使用电解液作为锂离子在正负极之间传递的介质，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。但由于金属锂在多次充放电后会出现粉化、枝晶生长等问题，因此目前的锂电池都需要在负极使用石墨作为锂的载体，并且在正负极之间加上隔膜，防止锂枝晶在正负极之间“乱跑”出现短路等电池安全事故。
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除了上述优点之外，固态电池电解质还能大幅降低热失控风险，避免锂电池在大电流下工作有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏，以及电解液为有机液体，在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的问题。可以说，相比锂电池，固态电池安全系数要高得多。
能量密度高、轻薄、安全，但为何如此好的一项技术，却难以迟迟得以应用？为什么像特斯拉、比亚迪这样的电动汽车领导者都还在使用锂电技术？
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固态电池优点虽多，但其也有缺点，最核心的就是其充放电效率很低，由于固态电解质电导率比电解液低10倍以上，这就会导致电池无法快充，同时放电性能也差，也就意味着当车辆需要高功率电力输出时，电池组会出现供电不足。同时由于内部电导率差，充满的电量实际转化为可用的电量也会很少。这也是固态电池技术，迟迟难以商业化的最重要技术瓶颈。
要想解决充放电效率，就首先要寻找到高电导率的固态电解质。好在近两年，随着硫化物固态电解质的应用，这一问题逐步得以解决，固态电池也开始逐渐走向了量产应用阶段。此次蔚来在发布会上表示从固液电解质、负极/正极材料、制造工艺等全面创新，突破了原位固化，高性能硅碳负极，纳米级包覆，超高镍正极等多项核心技术，从而实现了超高的能量密度。
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所以此次蔚来的发布会之后，很多人都好奇，哪家公司有这样的实力为蔚来提供固态电池。但李斌表示“现在还不方便透露，还不到时间”。很多人猜测是清陶能源，但很快对方表示毫不知情。有人推测是宁德时代，但宁德时代表示，其在研的全固态电池最早要到2030年才能上市。
对于蔚来的犹抱琵琶半遮面，有业内机构根据蔚来宣传时提到的“正极高镍、负极硅碳、电解质半固态”三个关键词，推测其电池本质上没有颠覆性技术，更多的是，沿着行业公认主流技术路线的推进和落地，并不是真正意义上的固态电池。
固态电池，提振新能源行业的一味良药
根据中汽协公布最新产销数据，今年首月新能源汽车下滑较为严重，产销分别为4.0万辆和4.4万辆，同比分别下滑55.4%和54.4%，这是自2019年7月份补贴退坡后，我国新能源汽车销量连续第7个月同比下滑。
尽管近期销量表现不佳，但对于未来新能源汽车市场的走向，很多人还是看好的。在特斯拉股价一路上涨的带动下，无论是供应商宁德时代，还是整车企业，与新能源汽车相关的股票基本都经历了一波涨停。
同时在接下来的一年中，将有不少车企的新能源产品陆续进入市场。但不得不提的是，目前新能源汽车的发展进入了一个瓶颈期，产品差异化优势并不明显，趋于同质化。很多企业想尽量缩短这一瓶颈期，于是他们瞄准了固态电池。
重金落子固态电
近日，戴姆勒牵手加拿大魁北克水电公司，共同开发固态电池技术，加速固态电池量产应用。戴姆勒表示，电池是电动汽车的关键零部件，固态电池将是下一个关键技术，在近年有可能看到乘用车固态电池原型产品。
同时，魁北克水电公司在1月31日曾宣布，公司将帮助约翰·古迪纳夫和玛丽亚·海伦娜·布拉加的创新型固体玻璃电解质获得专利许可，并在此基础上，通过戴姆勒公司的帮助开发固态电池技术，一旦该固态电池达到量产状态，将在戴姆勒旗下电动汽车上使用。
丰田也掩饰不住要加大马力进军电动化市场的决心，近日宣布与松下合作成立新公司，开发和生产方形锂离子电池、固态电池以及研发“下一代”电池，新公司命名为泰星能源解决方案有限公司，成立时间拟定于2020年4月1日。
其实，戴姆勒和丰田并不算最早入局固态电池的车企，在2018年，现代宣布投资位于马萨诸塞州的Ionic Materials公司，进行固态电池研发工作，并计划将于2025年实现固态电池量产。同样是在2018年，大众投资1亿美元与QuantumScape公司建立一个新的合资公司,计划在2025年前建立固态电池生产线，并表示两家公司将共同努力,在固态电池领域发力,最终计划是实现固态电池的产业化生产。
此外，宝马除了自建电芯研发中心,研发固态电池技术外，还于Solid Power在固态电池方面达成深度合作,有望于2026年实现固态电池量产。知难而退的戴森在放弃造车之后并没有放弃对固态电池的研究，戴森曾在声明中表示将继续将专注于制造固态电池这一艰巨任务。除了国外车企，上汽、长城、比亚迪等国内车企也在默默研发，车企纷纷入局固态电池，难道是锂离子电池不够“香”吗？
锂离子电池的终结者
科学界普遍认为，锂离子电池已经达到了极限，而采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质的固态锂电池技术则被一致看成是锂离子电池的替代品。
几年前，新能源汽车作为乘用车市场的闯入者，有着很明显的一个短板——续航里程短。而续航里程又是消费者选购时最在意的一项产品参数，得“长续航”者得天下，于是车企纷纷提高续航。于是几年的时间续航里程很快从最初的160公里，提高到现在的超500公里。
无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，车企对于动力电池的宣传主要为两方面，一方面是电池容量，另一方面是能量密度。在能量密度方面，据《中国制造2025》中明确的动力电池发展规划：到2020年，中国动力电池单体能量密度要达到300Wh/kg；到2025年，单体能量密度达到400Wh/kg。
但从目前来看，无论是国内动力电池独角兽宁德时代还是全球动力电池佼佼者松下，目前能量产装车的最高能量密度电芯大约在260～280Wh/kg，主流车型采用的量产电池水平都在180～220Wh/kg左右，距离规划中提到的300Wh/kg还有一定的距离。此外，在综合到安全等各类指标后，行业专家预测锂离子电池的单体能量密度极限为300Wh/kg。
固态电池则不同，目前有些公司研发的双电解液半固态电池就已经达到了350Wh/kg单体能量密度；中科院多个研究所也已经研发出300Wh/kg的动力电池，并与合作单位推进产业化；SF Motors旗下部门TeraWatt Technology在2019年8月份宣布推出4.5Ah固态电池设计原型,该电池的能量密度达432Wh/kg，这种能量密度可以直接达到规划中2025年的目标。搭载固态动力电池的新能源汽车的续航也将突破新的高度，可能超过800公里，甚至是达到1000公里。
提振新能源行业
除了在能量密度上超越锂离子电池，固态电池还有很多其他优秀品质，如安全性。据不完全统计,至今与动力电池相关的电动汽车自燃事故至少有40余起，仅在2019年国内发生自燃事件就涉及蔚来、特斯拉、比亚迪、吉利、北汽、江淮、云度等品牌。
锂离子电池如果过充或遭到撞击，很有可能损坏隔膜，进而导致发生短路，引起火灾。而固态电解质具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势，此外，作为动力电池还能省掉电池包外壳、冷却等系统，节约空间、减轻重量、减少内阻力，提高循环寿命。
尽管有着不少优点，但是固态电池的规模化生产到应用并不是没有面临困难，固态电池在固态电解质的导电率、内阻界面阻抗及相容性上存在着问题，导致短时间内尚不能量产应用于市场；生产成本昂贵，仅生产满足智能手机需要固态电池成本就需要约为1.5万美元。鉴于此，很多企业持观望态度，特斯拉CEO马斯克便是代表，“固态电池有一定前景，但是距离技术成熟还需要时间，目前也不足以改变特斯拉的战略。”
确实如此，目前固态电池还仅限于实验室阶段，距离要实现量产还需要相当长一段时间。但股市却早早对固态电池敏感起来，赣锋锂业最近一个月上涨33.10%，上榜深股通3次，外资累计净买入6.19亿；近两个月上涨101.04%，上榜深股通3次，外资累计净买入6.19亿，可谓是十分活跃。
今年1月由于春节假期较往年提前，当月有效销售时间减少，导致新能源销量下滑。在接下来的几个月中，受疫情影响，车市复苏仍需一段时间，新能源汽车行业将受到很大程度的打击。而此时不断传来与固态电池相关的消息，对于新能源汽车行业来说确实是一剂有提振疗效的良药。
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关于固态电池的优缺点和全固态电池的优缺点的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
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