固态锂电池和传统锂离子电池的差异

　　1、与传统锂离子电池相比，固态锂电池的缺点

　　（1）目前，固态电解质的离子电导率低于液态电解液的水平，两者相差多个数量级。低的离子电导率，意味着电解质传导锂离子能力较弱，锂离子在电池正负极之间传输不畅。

　　（2）固态电解质的界面阻抗较高。传统液态电解液与正负极的接触方式为液固接触，界面润湿性良好，界面阻抗较低。固态电解质与正负极的接触方式为固固接触，接触面积小，相互接触的紧密性较差，界面阻抗较高，锂离子在界面之间的传输受阻更大，对电池的能量密度与功率密度具有更大的负面影响。

　　2、固态锂电池的材料和工艺

　　（1）正极材料：固态锂电池的正电极材料需要具备离子活性强的特性，一般采用复合电极，即在电极活性材料中掺入一些固态电解质和导电剂。正极活性材料包括：LiCoO2（钴酸锂）、LiFePO4（磷酸铁锂）、LiMn2O4（锰酸锂）等氧化物。

　　（2）负极材料：固态锂电池多采用锂合金作为负极材料。固态锂电池对负极材料基本要求：电位低、嵌入锂离子强、充放电过程体积变化小等。

　　Li（锂）和In（铟）、 Cu （铜）、Ag（银）、 Zn（锌） 的合金等，均可满足低电位和高容量（个人理解：嵌入离子强）的要求，但是存在充放电过程体积变化较大的问题。为了克服体积变化大的缺点，通常采用纳米合金的多孔结构的新型材料。

　　虽然传统锂离子电池负极材料通常为石墨，但固态锂电池使用石墨作为负极材料，其比容量（克容量）稍低，所以固态锂电池暂不使用石墨作为负极材料（含个人理解）。

　　（3）电解质：固态锂电池中采用固体电解质，不含易燃易挥发组分，可彻底消除电池因漏液引发的电池起火等安全隐患。

　　固态电解质需能够离解锂盐，需能够顺利传导锂离子，还需能够与正负极材料相容。目前比较成熟的固态电解质分为三类：聚合物固态电解质、氧化物固态电解质、硫化物固态电解质。 相比较而言，传统锂离子电池采用有机液体电解液，在过度充电或内部短路等异常的情况下，电池容易发热，导致电解液气胀、分解，进而导致电池自燃甚至爆炸，存在安全隐患。

　　（4）隔膜：固态锂电池中不存在隔膜。

　　（5）外形封装：固态锂电池多采用软包的封装技术。因为固态锂电池没有液态电解液，所以封装比传统的锂离子电池更灵活、更轻便。

　　（6）工艺：固态锂电池可沿用传统锂离子电池的设备和工艺。

　　

　　图片来源：学堂在线《锂离子电池材料与技术》

　　3、总结

　　相比于传统锂离子电池，固态锂电池安全性更好、电压工作范围更宽、能量密度更高。 虽然市场渴求、政策支持、业界正加大投入固态锂电池的研发，但是固态锂电池仍需要攻克技术难点，如：固态电解质离子电导率低和界面阻抗高缺点，以上缺点使得固态锂电池实现商业化还需要较长时间。

　　编辑：黄飞