固态电池优势凸显：根除安全隐患、提升能量密度

传统锂电存安全隐患，固态电池成未来方向

新能源汽车销量逐年增长却伴随着安全事故的增加，其中，电池自燃占比事故原因的31%。自燃的原因是由于锂电池发生内部或者外部短路后，短时间内电池释放出大量热量，温度极剧升高，导致热失控。而易燃性的液态电解液在高温下会被点燃，最终导致电池起火或者爆炸。

零自燃风险，是未来电动车实现燃油车全面替代需要迈出的关键一步。随着能量与安全需求与传统锂电技术的矛盾越来越凸显，在下一代锂电技术中，固态电池获得了前所未有的关注。

固态电池是采用固态电解质的锂离子电池，工作原理与传统锂电池并无区别。传统的液态锂电池被称为"摇椅式电池"，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为液态电解质，锂离子在电解液中迁移来完成正负极间的穿梭实现充放电，而固态电池的电解质为固态，相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。

与传统锂电池相比，全固态电池最突出的优点是安全性。固态电池具有不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发的特性，避免了传统锂离子电池中的电解液泄露、电极短路等现象，降低了电池组对于温度的敏感性，根除安全隐患。同时，固态电解质的绝缘性使得其良好地将电池正极与负极阻隔，避免正负极接触产生短路的同时能充当隔膜的功能。

而且，固体电池能够兼容金属锂负极，提升能量密度上限。金属锂具有高容量与高电压的特性，因而成为继石墨与硅负极之后的"最终负极"。同时，正极材料选择面更宽，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，分别对应能量密度更高的锂硫和锂空电池，理论能量密度接近当前电池的10倍。

不过，锂金属负极在液态电池中存有太多应用难题，如不均匀沉积和溶解、与电解液发生副反应等，在当前传统液态电池体系难以实现。而固态电解质对于锂金属负极拥有更好的兼容性，主演原理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。此外，由于固态电解质将正极与负极材料隔离开，不会产生锂枝晶刺破隔膜的短路效应。因此，锂金属材料将在固态电池平台上率先应用，从而进一步提升能量密度。

固态电池产业化尚处早期，加速发展可期

现阶段固态电池量产产品很少，产业化进程仍处于早期。唯一实现动力电池领域量产的博洛雷公司产品能量密度仅为100Wh/kg，对比传统锂电尚未具备竞争优势。

从海外各家企业实验与中试产品来看，固态电池能量密度优势已开始凸显，明显超过现有锂电水平。在我国，固态锂电的基础研究起步较早，在"六五"和"七五"期间，中科院就将固态锂电和快离子导体列为重点课题，此外，北京大学、中国电子科技集团天津18所等院所也立项进行了固态锂电电解质的研究，并在此领域取得了不错的进展。未来，随着产业投入逐渐加大，产品性能提升的步伐也望加速。

除此外，各大车企也在加码研发。丰田已投入200多人进行固态电池开发，目标在2025年前推出产品，宝马正与固态电池公司SolidEnergy合作共同开发固态电池，大众表示看好固态电池前景，并入股研发固态电池的创业公司QuantumScape。巨头们的加码布局与资本的加速注入，行业发展进入快车道。

长远来看，固态电池作为一项颠覆性技术，技术一旦突围成功，行业成长曲线料将获指数级增长，工业化大批量生产将使成本问题迎刃而解，传统锂电的降本逻辑有望得到复制。若固态电池能在2022年实现市场化并逐步提升渗透，到2025年固态电池在动力电池中的市场空间大约能达到60亿元左右。

更多数据请参考前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。

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