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液態(tài)電池與固態(tài)電池

簡單來說，固態(tài)鋰電池是一種使用固態(tài)電解質(zhì)的電池，而液態(tài)電池使用的是電解液。

構(gòu)造

相比液態(tài)鋰離子電池，固態(tài)鋰電池構(gòu)造簡單。固態(tài)電解質(zhì)除傳導(dǎo)鋰離子，也充當(dāng)了隔膜的角色。因此，在固態(tài)鋰電池中，電解液、隔膜與粘結(jié)劑PVDF等都不需要使用。

工作原理

兩者工作原理相同。

充電時，正極中的鋰離子從活性物質(zhì)的晶格中脫嵌，通過固體電解質(zhì)向負(fù)極遷移，電子通過外電路向負(fù)極遷移，兩者在負(fù)極處復(fù)合成鋰原子、合金化或嵌入到負(fù)極材料中。放電過程與充電過程相反，此時電子通過外電路驅(qū)動電子器件。

電解質(zhì) 

液態(tài)鋰電池的電解質(zhì)是液態(tài)的，而固態(tài)鋰電池主要采用固態(tài)電解質(zhì)，如聚合物、無機(jī)物、復(fù)合型電解質(zhì)等。

正極材料 

目前，液態(tài)鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料、磷酸鐵鋰四種。而固態(tài)鋰電池除傳統(tǒng)正極材料外，還能兼容更高電壓的氧化物正極、高容量硫化物正極等。

負(fù)極材料

石墨類碳材料一直處于負(fù)極材料的主流地位，除傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料外，固態(tài)鋰電池還在開發(fā)應(yīng)用其他高性能負(fù)極材料，包括金屬鋰負(fù)極，硅基、錫基負(fù)極以及氧化物等負(fù)極。 

公開資料顯示，當(dāng)前采用三元正極材料和石墨負(fù)極材料的液態(tài)動力鋰電的能量密度極限在280Wh/kg左右，而引入硅基復(fù)合材料替代純石墨作為負(fù)極材料，動力鋰電的能量密度有望做到300Wh/kg以上，上限約為350Wh/kg。

液態(tài)電池仍居穩(wěn)定地位

整體來說，中國鋰離子電池發(fā)展形勢趨于穩(wěn)定，產(chǎn)業(yè)鏈也非常完整。但不可否認(rèn)，液態(tài)電池正面臨產(chǎn)能過剩的問題。

一方面，原材料漲價（去年鋰漲價，今年鎢漲價）；另一方面，去年電池極度緊缺，在國家強(qiáng)制政策的刺激下才導(dǎo)致過剩的現(xiàn)象。

但過剩有一個好處，因為新能源汽車現(xiàn)在還依賴于補(bǔ)貼，中間過剩的狀態(tài)會產(chǎn)生長效的競爭，這將有利于行業(yè)整頓。 

眼看新能源汽車的口號越喊越響，不少汽車廠商紛紛涉足電動汽車領(lǐng)域。汽車產(chǎn)業(yè)本身的要求是安全性、可靠性，雖然液態(tài)電池的能量密度和安全性能都比液態(tài)電池好些，但未來五到十年內(nèi)，固態(tài)電池（如鋰硫電池、鋰空氣電池時間）還不足夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化。所以，就目前情況來說，液態(tài)電池仍處于穩(wěn)定的地位。

豐田、寶馬開始研究固態(tài)電池

目前增加電池續(xù)航能力的方法有兩個：

1.像特斯拉那樣將汽車放在電池上，整個地盤都是電池。7000多節(jié)鋰離子電池帶來了400km的續(xù)航能力，但復(fù)雜的電池管理技術(shù)制約了電池組的生產(chǎn)；

2.通過增加電池密度的方法來提高電池容量，這需要使用較薄的隔膜。三星Note7之所以爆炸就是因為沒有控制好薄膜的厚度，進(jìn)而引發(fā)了電池的短路。

綜合看來， 現(xiàn)有的方法都不是最佳選擇，開發(fā)新的電池技術(shù)就刻不容緩。

據(jù)悉，豐田汽車目前正在研發(fā)全固態(tài)電池提供動力的電動汽車，該電池不僅能提升汽車?yán)m(xù)航能力，還具備更快的充電速度。當(dāng)然，目前許多廠商已經(jīng)開始銷售新能源汽車，豐田也不會苦等固態(tài)電池。豐田打算先基于C-HR車型打造一款采用鋰離子電池的電動汽車，該車將于2019年在中國量產(chǎn)并銷售。

其實不僅僅是豐田，寶馬等知名車企都在全力研發(fā)固態(tài)電池。從長遠(yuǎn)來看，5-10年的時間有希望迎來電池技術(shù)的全面革新。

固態(tài)電池，刻不容緩！

7月27日，英國宣布將于2040年停止銷售汽油和柴油汽車，以此來減少空氣污染。據(jù)悉，不止是英國，挪威、荷蘭將于2025年禁止銷售燃油車，德國、比利時則分別于2030年和2040廢止燃油車。所以，到2050年，整個歐盟國家在路上的跑車大概都是新能源汽車了。

我國又是如何呢？根據(jù)我國的發(fā)展規(guī)劃，2020年汽車產(chǎn)銷量大概是三千萬輛，新能源汽車二百萬輛；2025年，汽車產(chǎn)銷量大概是3500萬輛，新能源汽車生產(chǎn)700萬，占20%。

沒有對比就沒有傷害，看看這差距！

另外，就目前水平來說，液體電解質(zhì)電池能量密度約為300瓦時每公斤，而且不會超過500瓦時每公斤。2015年，博士公司做了一個預(yù)判，能量密度是現(xiàn)有產(chǎn)品的兩倍以上，成本更低，一輛用液態(tài)電池只行駛100邁，用固體電池后可行駛200邁。

除此之外，鋰電安全一直都是行業(yè)關(guān)心的問題。由于應(yīng)用端及政策層面對能量密度的要求不斷提升，三元電池成為主流技術(shù)路線的趨勢已不可逆轉(zhuǎn)。但時至今日，困擾三元電池的安全性仍然沒有得到很好的解決。  

面對行業(yè)發(fā)展的痛點，行業(yè)專家、企業(yè)都在不斷尋找新的發(fā)展思路，電解液就是其中一個思路。

電池內(nèi)部構(gòu)造

眾所周知，電解液是鋰離子電池不可或缺的重要組成部分，是鋰離子電池獲得高電壓、高循環(huán)性能等優(yōu)點的必備條件。鋰離子電池通常采用有機(jī)溶劑作為電解液，而這類有機(jī)溶劑極易燃燒，電池一旦由于內(nèi)短路產(chǎn)生高溫或者火花，電解液將在瞬間被點燃并導(dǎo)致整個電池發(fā)生爆炸。

新的思路是，將易燃的液態(tài)電解液變成固態(tài)電解質(zhì)，降低因為易燃而導(dǎo)致的安全風(fēng)險，同時也能獲得更好的性能。隨著新能源汽車的發(fā)展，高能量密度、高安全性電池成為市場的必爭目標(biāo)。有專家認(rèn)為，利用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)電解質(zhì)是從本質(zhì)上提升鋰電池安全性的必由之路。