隨著化石能源的大量使用與不斷枯竭，綠色可再生能源的開發成為全球共同關心的問題。研究和開發能夠實現高效能量存儲和轉換的二次電池不僅關系著國家經濟發展和安全戰略，更重要的是與人們的生活息息相關。

固態電池是比傳統鋰離子電池更優秀的儲能電池，固態電池具有能量密度大、安全可靠性高、工作溫度寬及循環壽命長等諸多優點。另外，固態電池還具有結構緊湊、規模可調、設計彈性大等特點，既能設計成厚度僅幾微米的薄膜電池，又可以設計成宏觀體型電池，用于驅動電動汽車、電網儲能等領域。

固態電池的電解質材料是研發固態電池的核心，從根本上決定了電池的構型，是實現固態鋰電池高能量密度、高安全性和高循環穩定性的關鍵。固體電解質又稱快離子導體或超離子導體，主要包括無機固態電解質和聚合物固態電解質兩大類。該類材料在一定的溫度范圍內具有高離子電導率和低電子電導率等特點，是電解質的理想材料。

雖然固態電池具有很多優點，但是距離大規模商業化的實現，固態電池任重道遠。

固態電池界面問題

由于全固態電解質與電極的界面接觸為固-固接觸，界面相容性不佳，會形成更高的接觸電阻，嚴重影響離子的傳輸，進而對全固態鋰電池整體性能產生顯著影響

固態電解質和電極之間由于孔隙、分層、裂紋、體積變化等微觀結構演變造成的接觸不良，都將增加界面阻抗。同時在充放電時，界面處會發生界面反應，導致電解質分解、缺鋰以及惰性物相生成，從而影響電池性能。

正極材料問題

除了固態電解質的選擇外，正極材料的選擇也是關鍵問題。

在正極結構中，包括活性物質、導電劑和固態電解質等在內的不同組分之間固-固界面的穩定性限制了電池的容量發揮和循環壽命，是阻礙電池性能提升的主要瓶頸。

鋰枝晶生長

鋰枝晶是鋰電池在充電過程中鋰離子還原時形成的樹枝狀金屬鋰，固態鋰電池研究和設計的初衷是使用高機械強度的無機固態電解質隔絕鋰枝晶在電池中生長，然而眾多實驗結果表明固態鋰電池也或多或少存在一些枝晶問題。

結語

固態電池在商業化進程中，還有很多問題需要解決，成本過高、技術復雜也是影響其商業化生產的關鍵因素。

通過摻雜、優化燒結條件等，合成新型復合固態電解質，或對正極材料進行包覆處理，優化電導率，可開發高離子電導率的有機-無機復合電解質膜，都是優化固態電池的關鍵所在。

盡管固態電池發展仍處于初期階段，我們有理由相信通過眾多科研人員的努力，制約固態電池發展的問題終將逐一解決，兼具有高安全和高能量密度的固態電池將會撥云見霧，這值得期待。

參考資料：

呂志文，張勝寒等.固態鋰電池失效機制及其研究進展.

胡晨晨，羅巍.固態鋰電池中金屬鋰負極與固態電解質界面的關鍵挑戰.

畢志杰，趙寧等.固態鋰電池界面問題的研究進展.

（中國粉體網編輯整理/星屑）

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