傳統的液態鋰電池又被科學家們形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負兩極，中間為電解質(液態)。而鋰離子就像優秀的運動員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中，電池的充放電過程便完成了。

　　固態電池的原理與之相同，只不過其電解質為固態，具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態電池體積將變得更小。不僅如此，固態電池中由于沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節約了成本，還能有效減輕重量。因此，固態電池被認為是電動汽車的理想的電池 ，近幾年備受資本關注，并獲得大量投資。

　　可固態電池的實際發展情況并不像我們想象的那樣。專注新能源、電動汽車等領域的韓國研究機構SNE在下一代電池研討會Next Generation Battery Seminar (NGBS)上，通過回顧當前的工業形勢，指出所有固態電池的產業化仍然面臨挑戰，未來10年，其大規模生產可能都很難實現。

　　SNE首先指出了固態電解質在技術層面存在的問題。全固態電池如果從電解質的角度來分類，大致可分為硫化物基、氧化物基和聚合物基三類，然而每一類電解質都存在著不同的技術問題。

　　硫化物基電解質具有較好的離子電導率，但化學穩定性較差，在潮濕環境下易與空氣中的水和氧氣發生反應，產生有毒氣體硫化氫。

　　氧化物基電解質雖然在空氣中具有更好的穩定性，但對制造工藝要求很高，需進行高溫燒結陶瓷工藝生產，這種制造方法能耗高且耗時長，且超薄固體電解質片的形式，在批量生產上更是十分困難。

　　而聚合物基電解質相對與其他兩種電解質材料而言要容易制造的多，但問題在于，這類電解質在室溫下只能提供10-7S/cm離子電導率，甚至遠低于液態電解質10-3S/cm的常規離子電導率。此外，聚合物基電解質的耐高壓型也較差，只能適配磷酸鐵鋰陰級，限制了應用聚合物基電解質電池的能量密度。

　　其次，高成本仍然是所有固態電池產業化的障礙。全固態電池的高成本主要由兩個因素決定：

　　1)昂貴的原材料，如硫化鋰，其價格是碳酸鋰的五到十倍;

　　2)對純度和制造環境的高要求導致制造投資高。

　　目前，所有固態電池的成本預計至少是鋰離子電池的兩倍。氧化物基和硫化物基電解質都是易碎的陶瓷材料，對大規模生產大尺寸電解質薄膜提出了挑戰。

　　因此，所有固態電池大規模生產的初始階段可能僅限于小規模，且僅適用于成本敏感度較低的領域。在實現大規模生產之前，需要更多的時間和努力。

　　在全固態電池開始大規模生產之前，作為過渡方案的半固態電池得到了廣泛的應用。

　　人們希望它與全固態電池具有相同的優點，但事實是，半固態電池不能提高電池的安全性。在大多數半固態或混合電池中，固體電解質材料只是簡單地涂覆在隔板或電極表面，而電池仍然含有并依賴液體電解質來轉移鋰離子。這意味著在半固態電池中無法避免由液體電解質引起的泄漏、熱失控和爆炸等安全風險。

　　為什么要生產固態電池?

　　電動車如果想提高續航能力，需要增加電池的容量。如何做到呢?要么增加電池的數量，但這樣即占地方，價錢也高。

　　固態電池比使用液體電解質溶液的鋰離子電池具有更高的能量密度。20%的能量密度增加和更多的充電循環次數，成本也將顯著降低。此外，它沒有爆炸或火災的風險，因此不需要為了安全而設置組件，從而節省更多空間來放置更多的活性材料，從而增加電池容量。

鋰電池（左）和鋰離子固態電池（右）結構圖

　　而SNE認為，全固態電池如果想要提高能量密度，關鍵在于用鋰金屬負極代替石墨負極，而不是電解質的材料。這樣一來，固態電解質反而存在劣勢，因為固態電解質本身比液態電解質及隔膜厚數倍，勢必對電池能量密度造成負面影響。因此如果能夠應用鋰金屬負極，才是決定電池能量密度的關鍵。

　　電池負極材料的研究也是目前的關鍵之一，并且擁有使用鋰金屬、硅等材料代替石墨負極的多種技術路線。以硅負極為例，采用這種負極的鋰電池能量密度可翻數倍，但同樣存在問題，硅材料在發生反應時體積會嚴重膨脹與收縮，會影響電池的安全與使用壽命。

　　盡管所有的固態電池都受到了業界的廣泛關注，但我們應該清楚，固態電池只能解決安全問題。另一方面，隨著安全技術的不斷提高，電池在現有液體電解液中的安全性能得到了極大的提高。通過對材料化學和電池結構的創新，即使使用液體電解質，鋰金屬電池也可以實現電池性能的全面改善，具有超高能量密度和安全性。它是在現有產業鏈的基礎上發展起來的，為其大規模生產提供了堅實的產業基礎。

　　因此，SNE認為，與其大肆宣傳全固態電池的產業化，不如專注于即將推出的鋰金屬電池，并以其更高的能量密度性能促進產業化的發展。