固態電池優勢有哪些？

固態電池的優勢

       固態電池具有高能量密度和高安全性的顯著優勢，成為下一代高性能鋰電池。從性能對比來看，理論上，固態電池在離子電導率、能量密度、耐高壓、耐高溫、循環壽命等各項指標均優于液態電池，兼顧了傳統液態鋰電池無法兼顧的高能量密度和高安全特性，成為電動汽車的理想電池。固態電池的優勢，主要體現在：

      （1）高安全性

       液態鋰電池易受熱失控。過度充電、撞擊、短路、泡水等因素會導致電池熱失控風險上升，上升至90°C 時負極表面 SEI 膜開始分解，嵌鋰碳直接暴露于電解液并反應放熱、產生大量可燃氣體，進而融化隔膜形成內短路；溫度上升至 200°C 后促進電解液氣化分解，電池發生劇烈燃燒及爆炸。

       相對液態鋰電池，固態電池則具有五大安全特性。1）固態電解質具有高機械強度，可抑制鋰枝晶生長，不易造成短路。2）不易燃燒、不易爆炸。3）無持續界面副反應。4）無電解液泄漏、干涸問題。5）高溫壽命不受影響或更好。

     （2）高能量密度

       傳統液態電池的能量密度已經接近 350Wh/kg 的理論極限。固態電池的電化學窗口寬，能夠承受更高的電壓（5V 以上），材料可選擇的范圍更廣。由于電池能量密度等于工作電壓乘比容量，而電池總體比容量遵循木桶效應，受限于正負極中較低的一極。目前固態電池中，石墨負極比容量為372mA·h/g，硅基負極理論比容量為 4200mA·h/g，鋰金屬負極理論比容量為 3860mA·h/g，都顯著高于正極。因此正極材料成為鋰離子電池性能進一步提升的主要瓶頸。而全固態電解質不僅能夠兼容上述高比容量負極材料與常規正極材料體系，還可匹配高比容量的正極材料，使得能量密度達到 500Wh/kg 甚至更高。

     （3）寬溫區運行

       傳統液態電池工作溫度范圍較小。在低溫條件下，液態電池因電解液粘度增大，電導率降低、電解液/電極界面阻抗和電荷轉移阻抗增大、鋰離子遷移速率降低等原因導致性能下降。此外液態電池在高溫條件下受限于電解液閃點低、隔膜融化溫度低，存在燃燒風險。固態電解質電池則不存在電解質低溫凝固問題，同時高溫狀態受影響小、安全性高，因而具有更大工作溫度范圍，可達-40°C~150°C，顯著優于液態電池。

     （4）體積小

       傳統液態電池需要使用隔膜和電解液，二者占據了電池中近 40%的體積和 25%的質量。固態電池使用固態電解質取代液態電池的隔膜和電解液，正負極之間的距離可以縮短到只有幾到十幾個微米，從而大幅降低電池的厚度。因此，同樣的電量，固態電池的體積將變得更小。