技术创新是企业生存和发展的基本前提。在电子科技和新能源应用领域日新月异的背景下，加大电池领域的技术创新力度，成为电池企业增强发展能力、应对市场竞争的必然选择。

　　在电动汽车领域，如何通过持续提升动力电池的能量密度来提高单次充电续航里程就，已经成为产业界和学术界所共同面临的问题和挑战之一。

　　“如果能量密度进一步提高，大于500瓦时/公斤的话，一定从现在开始就要考虑固态锂电池，以及锂空气电池、锂硫电池等新的电化学体系探索研究。” 在中国工程院陈立泉院士看来，电动汽车产业中长期发展需要进行技术储备，而固态电池有望成为我国下一代车用动力电池主导技术路线。

　　事实上，高工锂电调研发现，包括丰田、松下、三星、宁德时代等一大批国际领军企业都已经积极开始做固态电池的储备研发。

　　在近日举行的江苏中关村锂电池技术论坛上，宁德时代新能源柳娜博士做了题为“EV用固态锂电池的研发进展与挑战”的演讲，介绍了国际上固态电池研发的最新进展，并对于宁德时代在该领域的布局和研发路径做了深度阐释。

　　锂离子电池作为一种高能量密度，长循环寿命，且没有记忆效应的电化学储能器件，经历了近三十年的产业化发展，目前已经在消费电子等领域获得了广泛应用。

　　如今，锂离子电池在电动交通工具，储能等应用领域正逐步获得推广，其中针对电动车的应用，如何通过持续提升动力电池的能量密度来延长单次充电续航里程是当前学术界和产业界共同面临的问题与挑战之一。

　　目前，包括中国在内的多个国家已经制定了关于进一步提升动力电池能量密度到300~400瓦时/公斤的中长期的战略目标。

　　据推算，当前采用的高电压层状过渡金属氧化物和石墨作为正负极活性材料所组成的液态锂离子动力电池的重量能量密度极限约为280Wh/kg左右。引入硅基合金替代纯石墨作为负极材料后，锂离子动力电池的能量密度有望做到300Wh/kg以上，其上限约为350Wh/kg。

　　对于更高能量密度目标的进一步达成，以金属锂为负极的锂金属电池已成为必然选择。这是因为锂金属的容量为3860 mAh/g，约为石墨的10倍，由于其本身就是锂源，正极材料选择面宽，可以是含锂或不含锂的嵌入化合物，也可以是硫或硫化物甚至空气，分别组成能量密度更高的锂硫和锂空电池。

　　产业化面临的问题

　　锂金属电池的研究最早可追溯到上世纪60年代，但金属锂负极在液态电池中存在一系列技术问题至今仍缺乏有效的解决方法，比如金属锂与液态电解质界面副反应多、SEI膜分布不均匀且不稳定导致循环寿命差，金属锂的不均匀沉积和溶解导致锂枝晶和孔洞的不均匀形成，从而引发安全问题。

　　基于以上原因，很多研究者把解决金属锂负极的应用问题寄希望于固态电解质的使用。主要思路是避免液体电解质中持续发生的副反应，同时利用固体电解质的力学与电学特性抑制锂枝晶的形成。

　　因此，同样以金属锂作为负极，全固态电池相较于液态电池具有较好的安全可靠性，以及较长的循环和使用寿命。同时，金属锂与固态电解质相匹配还可显著提升动力电池的重量与体积能量密度。

　　国内外研发动态

　　当前，全固态电池尚处在研发早期，投入相关研发的公司也比较多，其中不仅有知名的大公司，也不乏一些初创公司。

全球全固态电池企业研发的分布图

　　在欧洲比较出名的是Bolloré，它采用的是聚合物电解质体系。三星采用的则是硫化物电解质体系。Solid Energy和Quantum Scape这两家美国初创公司，分别基于聚合物-离子液体复合电解质和陶瓷-凝胶复合电解质。

　　相对而言，技术成熟度较高、技术沉淀较深的当属法国的Bolloré、美国Sakti3和日本丰田。这三家也分别代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固态电解质的典型技术开发方向。

　　无论采用上述哪一类固态电解质，都无法回避传质这一关键问题。尤其是离子传导，这里面既包括电解质本体的离子传导，电极内部的离子传导，还有电极与电解质界面上的离子传导，这三部分对于全固态锂金属电池的性能发挥都十分关键。