固态电池将极大地改变电动汽车和储能系统的应用场景

什么是固态电池?

固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池，也是锂电池家族的一员。与传统锂电池相比，电解液是液态的，而固态电池使用的电解液是固态的，解决了液体电池的两大缺点:安全问题和能量密度问题。

固态电池的特性

1. 安全性高:固态电池采用固态电解液，不存在泄漏污染、易燃爆炸等问题，电解液为固态。电池不会因为隔膜损坏而造成短路爆炸。正负极的阻挡作用强，不易产生锂枝晶而引起短路，安全性更高。
2. 高能量密度:由于固态电池的安全性，正负极可选用能量密度较高的材料，如负极选用金属锂或正极选用NCMA混合物等，使能量密度有机会超过三元锂电池。与相同体积的液体锂离子电池相比，固体电解质能量密度可以有更高的电池储能，充放电速度也快。
3. 体积小:固态电池更轻，更容易包装，大大增加了体积能量密度，并且不需要监控、冷却和保温系统的锂离子电池。汽车底盘可以为电池腾出更多的空间，这也有助于增加电动汽车的电池寿命。

综上所述，固态电池的主要优点是:安全性和能量密度高、充电速度快、寿命长、热稳定性好、低温下不会结冰(耐热耐寒)等。此外，原材料的使用可以大大减少，其中铜和铝的使用将下降很大的百分比，并且可以从原材料中淘汰石墨和钴。然而，固态电池仍有一些问题需要克服。它们成本高昂，难以大规模生产。固态电池内部结构紧凑，容易受到热胀冷缩的影响。如果设计不当，内部结构可能会受到影响。

固态电池的类型

根据固体电解质材料的不同，分为聚合物、硫化物和氧化物三大技术。其中，聚合物属于有机聚合物电解质，硫化物和氧化物属于无机陶瓷电解质。

1. 聚合物:聚合物电解质主要由聚合物基质和锂盐组成。优点是易于加工，制造工艺与传统锂电池类似。它是最容易利用现有设备通过改造实现量产的固态电池。率先实现工业化。但其离子电导率最低，必须加热到60度以上才能提高离子电导率。聚合物是有机物质，电化学性能差，导致无法提高能量密度。
2. 硫化物:硫化物电解质具有最高的离子电导率，但空气稳定性较差。暴露在空气中很容易产生有毒的硫化氢。生产设备和生产环境的特殊需求会造成较高的成本。
3. 氧化物:氧化物电解质在三大技术中安全性最高，但也是最难开发的。但是，氧化物的机械性能较硬，如果用来制作电解液片，则更容易断裂;与正极活性材料接触不够好，导致从表面接触变为点接触，界面损耗过大。

固态电池的两种潜在应用场景

电动汽车烧车事件层出不穷，大家对储能系统电池的关注，直指亟待解决的两个最重要的应用场景，即电动汽车和储能系统。

应用场景一:电动汽车

对于电动汽车来说，最重要也是最昂贵的部分是电池，占总成本的40% - 60%。可以说，谁掌握了电池技术，谁就掌握了下一代电动汽车技术。因此，大家都想找到液体锂电池的替代品。在此契机下，固态电池这颗新星诞生，电动汽车也因此成为固态电池潜在的应用场景。这么好的机会，为什么偏偏落在了固态电池上?主要有三个原因:

1. 不燃、不腐蚀、不挥发、不泄漏、耐高温固体电解质取代了电解质、电解质盐和隔膜，彻底解决了电池自燃导致烧车的问题。
2. 能量密度有很大的机会超过500Wh/kg，可以将电动汽车的电池寿命提高到800公里至1000公里，高于三元锂电池。
3. 固态电池可以大大减轻电动汽车驱动系统的重量。由于固态电池不含液体，自燃的风险可以大大降低。因此，可以串联后封装，减少现有液体锂电池外部串联连接造成的冗余。机制设计;同时，由于其完全不易燃的特性，BMS温度控制元件将大大减少，从而提高了续航能力。

应用场景2:储能系统

与电动汽车相比，储能系统有许多不同的电池选择，但锂电池储能系统快速响应的优势仍然是参与电力系统的必要条件，在储能市场的发展中占据一定的重要性。

虽然现阶段固态电池应用于储能系统还为时过早，但储能市场已经开始关注固态电池技术的发展。为什么固态电池有机会?主要有三个原因:

1. 不燃、不腐蚀、不挥发、不泄漏、耐高温固体电解质取代电解质、电解质盐、膜片，解决储能系统中电池引起的火灾问题。
2. 大多数储能系统不像电动汽车那样需要快速充电，固态电池在这方面更方便。
3. 如果能够量产，由于固态电池单体不含液体，自燃的风险可以大大降低，因此可以串联再封装，减少现有液体锂电池外部串联连接造成的机构设计冗余;凭借其完全不燃的特性，BMS控温组件可以大大减少，从而降低壳体设计成本。在这两个因素的作用下，可以简化生产过程，提高成本竞争力。

固态电池尚未量产，锂电池仍将在一段时间内主导储能系统。毕竟磷酸铁锂电池成本低，相对安全，电池循环寿命超过3000次，可以使用8到10年。可以满足现有储能市场的需求。这两个应用场景的商机如此之大，值得投资者尽快入市!