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全固態鋰電池是什么？
全固態鋰電池，是一種使用固體電極材料和固體電解質材料，不含有任何液體的鋰電池，主要包括全固態鋰離子電池和全固態金屬鋰電池，差別在于前者負極不含金屬鋰，后者負極為金屬鋰。
固態鋰電池與全固態鋰電池有何區別？
這個問題需要從一系列的相關概念來認識。
半固態鋰電池是指電芯電解質相中，質量或體積的一半是固體電解質，另一半是液體電解質。
準固態鋰電池是指電芯的電解質中含有一定的固體電解質和液體電解質，其中，液體電解質的質量或體積小于固體電解質的比例。
固態鋰電池是指電芯中含有較高質量或體積比的固體電解質，同時含有少量液體電解質的電池，被一些研究人員稱之為“固態鋰電池”，但實際上它不是全固態鋰電池。
混合固液鋰電池是指電芯中同時存在固體電解質和液體電解質。包括上述的半固態、準固態、固態鋰電池等均為混合固液鋰電池的一種，更為嚴謹的名稱其實應為“混合固液電解質鋰電池”。
全固態鋰電池是指電芯由固態電極和固態電解質材料構成，電芯在工作溫度范圍內，不含有任何質量及體積分數的液體電解質。
全固態鋰電池一定比液態鋰電池安全？
發展全固態鋰電池最重要的推動力之一是安全性。電池安全性對于所有應用領域的重要性都排在第一位。經過幾十年的發展，液態電解質的鋰離子電池電芯的安全性已經得到了顯著提高。
相對于液態電解質電芯，很長時間以來都沒有正式報道顯示固態電解質全固態鋰電池電芯的綜合電化學性能超過液態，尤其是各類全固態鋰電池的熱失控、熱擴散行為的測試數據還相當少。
全固態鋰電池是否真的解決了鋰離子電池的本質安全性還有待更廣泛、深入的研究和數據積累。目前下結論認為在全壽命周期中全固態鋰電池安全性會顯著優于經過充分優化的液態電解質鋰離子電芯可能為時尚早，而且基于不同固態電解質的全固態鋰電池可能在安全性方面也會有顯著差異，需要充分的系統研究。
技術路線主要集中在聚合物、氧化物和硫化物三大類？
有一段時間是這三類固體電解質最為研究者所關注。但是，近幾年發生了較大的變化，也就是鹵化物固體電解質成為研究熱點之一。比如清陶的第一代固態電池選擇的是氧化物+聚合物的技術路徑，而第二代固態電池選擇了氧化物+鹵化物+聚合物的路徑。
鹵化物固態電解質的發展時間其實很長，但是與其同年代發現的其他類型固態電解質材料相比，它較低的離子電導率使得鹵化物固態電解質在過去十幾年中的發展非常緩慢。直到2018年，Asano等人取得了重大發現，即Li3YCl6和Li3YBr6鹵化物固態電解質的室溫離子電導率分別為5.1X10-4Scm-1和1.7X10-3Scm-1。隨后，其他幾種具有高離子電導率的鹵化物固態電解質也被研究者們發現。
鹵化物電解質的固有優勢在于兼顧了高氧化穩定性和寬電化學窗口的同時兼顧了離子電導率，因此有望作為固態電池應用中的一項重要的正極改善和應用策略。目前鹵化物電解質的研究進展較快，其離子電導率、正極材料兼容性、空氣/潮濕環境穩定性等問題還有待進一步改善，但其低成本、環境友好，相比其他電解質具有更為優異的高電壓正極穩定性，相對較高的鋰離子電導率等特性適合作為一項獨特的正極側的電解質策略推動全固態電池走向實用化。
復合固態電解質膜（來源：清陶）
技術路線的選擇并不是絕對的，無論氧化物、硫化物，還是鹵化物，直觀看起來都是顏色相近的粉末，都是具備鋰離子傳輸性能的，但是應用過程中需考慮到不同的代次、成本情況、穩定性的情況等等。
全固態電池發展的最大瓶頸是界面阻抗？
全固態電池采用固態電解質代替有機電解液，理論上可以從根本解決傳統鋰離子電池的安全隱患，并且固態電解質與金屬鋰負極的搭配有望實現較高的能量密度；但由于固態電解質缺乏流動性，導致固-固接觸面積小，阻抗增大等問題出現，這一系列的界面問題已成為制約全固態電池發展的瓶頸。
但是，產業界專家認為，制約全固態電池發展的并不是界面阻抗，而是綜合選擇不同的成本路徑實現。同時，全固態電池的發展也沒有一而貫之的路徑，材料的選擇只是整體產品性能的一個實現手段。材料公司的工作是通過復合材料的路徑不斷迭代，通過材料的排列組合揚長避短，讓這些材料傳輸鋰離子的長處發展出來，在可靠性、穩定性上做好平衡。
全固態鋰電池與傳統鋰電池的生產工藝裝備是否兼容？
一派的專家認為，全固態鋰電池的生產設備雖然與傳統鋰離子電池電芯生產設備有較大差別，但從客觀上看不存在革命性的創新，可能80%的設備可以延續鋰離子電池的生產設備，只是在生產環境上有了更高的要求，需要在更高級別的干燥間內進行生產。
涂布生產線（圖源：清陶）
同時，也有產業界的專家認為：電芯的產線工藝革命是必然的，因為材料都不一樣，如果是用傳統液態鋰電池已有的產線做全固態電池，一定做不好，一定沒有革命性的成果。因此，全固態電池的設備創新、工藝創新是必經之路。
全固態電池產業化可以看作是一次從材料體系到電池結構到制程工藝的全面升級。而目前的全固態電池材料體系尚未成型、產線設備尚不完備，固態電池產業鏈仍處于混沌狀態。
全固態鋰電池大規模量產有一個具體的時間點？
全固態鋰電池的規模化、產業化，實際上是找到市場需求、用技術去滿足市場需求的過程；并不是說人為的設定一個時間點的目標，然后大家去等一個時間點那么簡單。鋰電池作為儲能中關鍵的技術，面向的是儲能應用市場的方方面面，不僅是新能源汽車，也包括其他的儲能，例如很多特種的領域都對儲能有很強的需求，因此可以在這個技術的產業化過程中去找到合適的商業化路徑。
也就是先通過一些特種的領域進入這個市場，可以在這個過程中慢慢地去培育它的規模化，進而達到進一步的降成本，然后實現整個全固態鋰電池產業的大規模化。這實際上是一個商業路徑的選擇過程。而這個時間點是提前還是延后，要取決于整個產業鏈所做的協同的工作。
作為新的賽道，全固態鋰電池不可能于某個時間節點一次性地推出完美的解決方案，而是通過推出一個產品，結合市場不斷提高制造能力、材料性能，不斷升級、提高性價比，最終實現更加遠期的目標。
參考來源：
[1]財經汽車：“充電10分鐘行駛1200公里”，固態電池真能實現嗎？
[2]許曉雄、李泓：為全固態鋰電池“正名”
[3]李泓：全固態鋰電池：夢想照進現實
[4]產業鏈協同配合，共同實現固態電池規模化——中國粉體網專訪江蘇清陶能源有限公司總經理李崢博士
[5]中國粉體網：命運翻轉！鹵化物固態電解質產業化有望拔得頭籌？
（中國粉體網編輯整理/平安）
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