越來越多的新能源汽車都宣稱未來會使用固態電池，甚至有些新能源汽車聲稱已經用上了固態電池。那固態電池究竟好在哪裏呢？只是因爲電池容量高嗎？我是東城觀星，跟大家聊聊固態電池的話題。

石墨烯電池熱度還沒普及好，固態電池又來了，大有跳過石墨烯電池的趨勢。全固態電池究竟牛在哪裏呢？固態電池能讓電動汽車在不增加重量的情況下續航裏程超過一千公裏，甚至兩千公裏，充電速度甚至可以接近汽車加油的速度。再加上安全環保和智能化，新能源汽車完全替代燃油汽車將不再只是口號。但是全固態電池除了容量高、充電速度快以外，還有很重要的一點值得說道，那就是安全。

不管是锂電池、鉛酸電池還是各種一次性電池，只要是化學電池都一樣，不僅要有電流，電池內部還得有離子流動，沒有離子流動，也就産生不了電流了。那離子怎樣流動呢？電池內部的離子並不能隨意流動，它們只能在電解質裏面流動。換句話說，所有的化學電池內部必須有電解質。

能夠讓離子在其內部移動的電解質，最常見的是鹽的水溶液。我們往水裏面加入一些鹽，就會比不加鹽的水更容易導電，導電的方式，就是離子移動。當然锂離子電池一般不會使用水來充當電解液，因爲水和電池成分會有所反應，影響電池工作。

我們常用的锂離子電池會使用有機電解液，锂離子在這種電解液裏面可以來回遊走，電池內部锂離子的遊走搭配電池外部電線裏面的電流，才是電池工作的一個循環。但是這個電解液是存在一些問題的，其中最大的問題就是安全問題。有機電解液，本身很容易著火，一旦在電池工作中發生電解液泄露，就很容易發生著火事件，這樣的電池本身就是安全隱患。日本的锂離子電池就曾經把美國波音飛機給燒了，電動汽車著火的例子更是舉不勝舉。

有機電解液還很容易揮發，在電池工作中溫度太高的話，電池很容易鼓包，嚴重的還會發生爆炸。電池破損的情況下，電池內部容易發生短路，從而産生高溫造成電池燃燒甚至爆炸。總之，采用液體電解液的電池，始終都存在一定的安全隱患。

所謂的固態電池，就是選用了更安全的固態電解質。固態電解質本身是固態的，而且可以選擇不容易燃燒的固態電解質，這樣電池的安全性就得到了很大的提高。但是，目前市面上很多宣稱的固態電池，其實還是會使用液態電解質，只是用得比較少，或者把液態電解質用凝膠給固定起來，減少流動和泄露，這些都是假固態電池，說好聽點叫半固態電池。真正的固態電池，電解質一定是真正的固態電解質。

聽起來全固態锂電池可以認爲是固有安全的，而且似乎實現起來也挺簡單，爲什麽早不這麽做呢？

其實，學過物理和化學的朋友應該都知道，一般電解質要麽在液體溶液裏面可以導電，要麽高溫熔化成液體可以導電，在固體狀態下一般是不導電的。因爲這些電解質導電靠的是離子在電場作用下定向移動，而固體中的離子往往是固定住的，很難移動，自然也就不容易導電了。金屬雖然可以在固體狀態下導電，但並不是離子移動造成的，而是自由電子移動造成的，跟電解質導電不是一回事。

所以，雖然聽起來固態電解質可以完美解決锂離子電池安全性問題，其實能不能找到固體狀態下還能發生離子移動的電解質才是關鍵。顯然，這樣的電解質是非常稀少的，把它們找出來本就不太容易。雖然後來找出了幾大類可以應用到固態電池的固態電解質，但都不是特別理想。

多數可以導電的固態電解質，導電能力都非常差，跟液態電解質比起來相差十倍以上都很正常。一種幾乎不導電的電解質做出來的電池，能好到哪裏去啊？恐怕都不夠費心的吧。

當然，功夫不負有心人，經過科技工作者不斷探尋，終于找到了一種導電能力比較強的電解質，也就是硫化物電解質。經過各種優化的硫化物電解質，導電能力接近液態電解質，雖然這些優化讓電池的生産工藝更加複雜，但至少幫固態電池打通了很關鍵的一個環節。

之所以硫化物電解質在固體狀態下也能允許離子定向移動，甚至不亞于液體，關鍵是硫的功勞。硫是一種比較柔軟的陰離子，本身在固體結構中彈性比較大，容忍度比較高，锂離子從硫中間穿過，不會有太大的障礙。但是其他電解質，尤其是氧化物電解質，由于氧離子比較硬，給锂離子來回穿行帶來很大的阻力，從而不容易導電。這有點像我們買衣服，一般純棉的衣服透氣性好，穿著舒服，也有一些化纖的衣服透氣性很差，穿在身上容易捂汗。硫化物電解質就像是電池裏面的純棉服飾。

有了這種較爲理想的電解質以後，人們才不斷提出全固態電池的時代就快來了。雖然一些高分子固態電解質的導電能力也不錯，但從生産成本上和研究深度上都比不上硫化物，未來硫化物電解質更有可能成爲固態電池的通用電解質。

全固態電池的加速入場得益于較爲理想的固態電解質的發現和工業化生産，但是哪怕有了較爲理想的固態電解質，全固態電池想快速普及也不是朝夕之間的事。

固態電解質看起來挺好的，真正用在電池上，人們才發現問題還是挺多的。在液體電解質那裏不是問題的事，到了固態電解質這裏就成了難題。就拿電解質和電極之間的接觸來說。人家液體是隨意流動的，所有孔洞間隙都可以被液體填滿。但是固體電解質和固體電極之間要想緊密貼合還是很不容易的。一旦貼合不緊密，锂離子就無法自由穿行，電池工作效率就會大大降低。

經過努力，表面看起來電解質和電極貼合的已經嚴絲合縫了，但是到了肉眼看不到的尺度上，還有可能存在很多孔洞和間隙，阻礙電池的高效率工作。哪怕生産工藝上增加了加壓手段，依然不能很好地解決這個問題。就算工藝上能解決，電池工作過程中，隨著锂離子的來回移動，會破壞固體的結構，原本貼合緊密的兩種固體，還是會慢慢分離開，這樣電池的工作效率就會越來越低，從而造成固態電池的壽命往往都比不上液態電池。本身固態電池生産成本就高，如果壽命再很低的話，那固態電池的經濟效益就會很差了。

還有一點，固態電池的電極和電解質即使可以緊密貼合，也還是有不小的缺點。那就是離子在兩種固體之間移動存在一種固有的阻力，專業上叫做界面阻抗。打一個不太恰當的比方，雖然河北省和北京市緊挨著，但是河北省的人才更願意去北京工作，而北京的人才很少願意到河北去工作，兩個地區之間有一個阻礙人才自由流動的無形屏障。電極和電解質之間也有類似的情況，這種情況造成電池內部離子流動不通暢，影響電池的正常工作。

近期中國一家企業聲稱通過緩沖技術解決了電解質界面阻抗的難題，這也爲全固態電池盡早投入使用鋪平了道路。但是，全固態電池，不僅僅是技術上存在固有的難題，生産工藝上也存在很大的挑戰，能否像傳統锂電池一樣完全普及開，還有待長時間觀察。

另外，需要說明的是，雖然中國企業在傳統锂離子電池生産領域已經超過傳統發達國家，成爲全球最主要的锂離子電池生産基地，而且技術儲備也全球領先。但是在全固態電池領域，中國的技術儲備和研發進展還是有些落後于美國、歐洲、日本等發達國家的。能否在這個領域搶占先機，也是中國锂電池行業面臨的重大挑戰。

就簡單介紹這麽多，你覺得全固態電池未來幾年內能否成爲新能源汽車的標配呢？你是否看好全固態電池呢？請在評論區發表您的觀點。關于固態電池還有很多方面沒有一一介紹，也歡迎大家評論區補充，以後我也會專門再說說。

我是東城觀星，關注我，定期給大家講點高科技的知識。