日前，日产汽车宣布计划在2028年实现全固态电池量产装车，引起了业界广泛关注。固态电池是什么？不卖关子：固态电池并不复杂，其实就是电池中电解质技术的革新。在液态电池的正负极技术的条件下，将电解质从液态更换为固态，提升电芯安全性，从而可以大幅度提升电池能量密度，增加同等提及电池下的电池能量，增长新能源车续航。
要说清楚固态电池，我想要先回顾一下锂电池的结构和原理。
一、普通的电池是什么样的？
我们目前常见的锂离子电池结构主要为正负极、隔膜、电解质以及电池壳，其中锂离子在正负极材料之间进行嵌入和脱出，通过得失电子的氧化还原反应来实现充放电。在目前主流的锂离子电池中，锂离子通过液态电解质穿过隔膜，在正负极之间来回摆动迁移，而固态电池在这点上就呈现出了于液态电池不同的地方。
二、固态电池与液态电池不同的地方
固态电池在工作原理上与液态电池是完全相同的，他们的区别主要就在于电解质的形态上，固态电池的电解质为固体，而液态电池的电解质则为液体。且在固态电池中正负极之间是没有隔膜的，因为固态电池中的固体电解质有着良好的绝缘性，直接充当了隔膜的作用，避免正负极接触产生段路。因此，固态电池的核心其实就是固态电解质。
三、为什么要用到固态电解质呢？
安全性更高：
目前主流液态电池会遇到电池漏液、电解质挥发以及高温下的副反应等问题，对电池寿命有影响。同时液态电解质易燃易爆，且在充电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜，引起电池短路。固态电解质恰恰可以解决这些问题，它可以抑制锂枝晶生长、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，也就是说在大电流下工作不用担心短路，在高温下工作也不用担心燃烧。可见，安全性是固态电池发展的最核心动力。
能量密度高：
液体电解质电池能量密度的提升比较困难，目前液态电池电芯能量密度理论上可以达到350Wh/kg，但实际实现量产最高能量密度也就300Wh/kg。而使用固态电池可以轻松实现300Wh/kg-400Wh/kg，理论值更是达到700Wh/kg。因为用上固态电解液以后，一些与液态电解质兼容不好的高性能材料也得以应用，例如负极采用金属锂，它的容量是石墨的十倍，大大减轻负极材料的用量，有效提高电池的能量密度。同时因为锂的势能低，对于正极材料的选择面也变得更宽。
为了提升能量密度，一些电池在开发中会选用高镍正极，但是高镍的应用受到了耐高压电解液的制约，想要提高正极材料的容量就要充到更高的电压，但更高的电压会使得液态电解液氧化。而固态电解质则可以改善这类问题，所以使用固态电池后，能量密度可达到更高水平。
循环性能强：
同时，固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜的问题和锂枝晶现象，大大提升了锂电池的循环性和使用寿命，理想情况下循环性能表现优异，能够达到45000次左右。
四、固态电池的量产难点
固态电池的研发从上世纪80年代开始，至今仍未量产。虽然固态电池看起来只是在电解质上改变了锂电池的结构，但是在技术挑战上还是非常大的。包括以下几个方面：
1. 界面阻抗大
固态电池电解液与电极之间是固-固界面，而两个固体之间的有效接触比较弱，不像在液体电解液的电池中有很好的浸润性，也就必然导致了离子在固体电解质中传输能力较差。而电解质和正极之间的界面阻抗问题如得不到解决，电池内阻则会急剧增大，导致电池的循环性能和寿命降低。
2. 室温电导率
要知道电解质的作用就是在电池充放电的时候，为锂离子在正负极之间搭建移动通道，锂离子的迁移顺畅度指标就是离子电导率，离子电导率的高低直接影响了电池的整体阻抗和倍率性能。但是固态电池中无论哪一种材质，其电导率都是比较低的，其中硫化物电解质相对偏高一点。
3. 成本高
影响商业化的一大主要原因是成本高昂。有多高，在电池原材料没有涨价的情况下想为一台智能手机制造一块固态电池，成本都需要超过5000美元，更别说在目前电池原材料涨价且还要供应整个汽车动力电池的尺寸要多少钱了。
虽然固态电池发展之路困难重重，但所有新技术都有一个从实验室走向社会的过程，而固态电池是值得全行业去合力攻破的。目前国内新能源汽车发展步伐加快，对于这种提升安全性和续航的固态电池有更大需求量。截至去年底，我国固态电池专利数量以比亚迪76项专利居首位，其次以此是靖陶能源（63项）、蜂巢能源（55项）、卫蓝新能源（25项）、宁德时代（21项）、亿纬锂能（9项）等。但是目前可公开消息并不算多。我们不妨来看看刚开完固态电池研讨会的日产目前的进展如何。
五、日产的解决方案
根据研讨会信息，日产汽车计划到2028财年推出搭载日产独创全固态电池（ASSB）的电动车型，并计划在2024财年在日本横滨建造试点工厂，在材料、设计和制造工艺等方面不断对试点生产进行研究。
根据日产2030愿景，计划到2028财年，全固态电池（ASSB）能够将电池成本降至每千瓦时75美元（约合477.4元人民币），同时通过不断的创新，未来将成本进一步降低至每千瓦时65美元（约合413.8元人民币），以实现电动车型和燃油车型的成本平价。同时在能量密度方面将有2倍提升，充电时间更是只有目前主流充电时间的1/3.当然这只是愿景，是否可以实现仍是未知。那么实际一点，我们先来看看日产对于固态电池技术的一些研究和落实方案。
在本次会议上，日产官方透露，在固态电池线路上选择上，他们更加倾向于选择硫化物全固态电池，相比聚合物全固态电池、氧化物全固态电池来说，它的导电率更高。
硫合物全固态电池的接触性好，所以整体的离子电导率非常好，粒子比较柔软，固-固接触容易形成面接触，是所有固态电池材料中唯一能超过液态电解液离子电导率水平的材料，也是全固态电池未来最有可能的技术路线。
但是缺点是其空气稳定性较差，硫化物化学活性很强，与空气、有机溶剂、正负极活性材料反应都很强，因此界面稳定性较差，导致生产、运输、加工等环节都十分困难，目前在研讨会上，日产并没有公布他们的解决方案。
同时在生产工艺上，日产通过将自主研发、制造日产聆风（LEAF）所搭载的软包锂离子电池所积累的技术应用于全固态电池。也就是未来日产将会将大型软包锂离子电池多层叠化的电芯面压管理技术，用于全固态电池的研发。
本次探讨会中，日产所透露的信息不算多，而且还有很多方案仍在研究当中，但是不难看出日产的进度还是走得比较快的了，多年的电动车研发经验也让日产在固态电池的路上走得更顺利。
就像上文所说，固态电池的发展是必然的，目前全球的相关行业都在致力于新能源车发展，而固态电池作为动力电池最佳的解决方案，必然是车企和机构追捧研发的重要方向。所以无论是国外，丰田、日产、本田、通用等，还是国内比亚迪、宁德时代等，固态电池的研发其实都是他们非常关键的推进项目之一。而在未来，谁能更快更好的推出量产全固态电池产品，我们拭目以待。
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