固态锂电池发展现状与技术进展综述

摘要：随着近几年我国电子产业的逐渐发展，电子产品配套电池的重要性也日益凸现。固态锂电池作为通过前沿科技制造出的新型电池，其发展近况和技术进展一向牵动着人们的眼球。本文在分析目前固态锂电池所占市场份额的基础上，简要叙述了我国固态锂电池的发展现状，并对锂电池近年来的技术进步和难点进行了综述。

关键词：固态锂电池;发展现状;技术难点

引言：固态锂电池，是指将固态锂合金（金属）应用于电池阳极和电解质的电池。相较于普通电池，固态锂电池的开发难度较大，能量密度也更大。相应的，固态锂电池的储电量更大，在电子产品上的应用性能也更好。由于固态锂电池目前还存在一些技术难点没有攻克，所以暂时还未得到大范围的应用。

一、固态锂电池目前的发展现状。

固态锂电池由于自身良好的性能已经受到世界范围内的关注，有着光明的发展前景，在未来几年里市场占有率将逐年递增。目前，固態锂电池在欧美等发达国家应用更为广泛，欧美等国的知名电子企业几乎都在大力投入科研资金到固态锂电池的技术研发中，力求突破当前技术难点，进一步提高本国固态锂电池生产技术，使本国（公司）在对固态电池的研发方面行走在全球前列，其中以日本企业在固态锂电池方面取得的研发成果最为喜人。世界各大企业群雄逐鹿，争当固态锂电池行业魁首，对固态锂电池未来的发展也是充满信心。

与之相对应的是，我国固态锂电池产业尚处于初生阶段，国内不少固态锂电池企业位于发展前期，尚未形成标准化产业链，市场竞争力较小。造成这一现状的原因众多，其中主要因素为我国电池起步比较晚，国家工业化水平偏低。我国工业长期以来以手工业为主导，科技创新能力有限，这导致国内电池生产企业难以紧跟时代浪潮、运用新兴技术手段发展固态锂电池产业。近年来，国家对固态锂电池行业发展的重视程度有了大幅提高，在相关企业和科研机构投入大量资金，为电池科研团队尽可能提供最为便利的研发条件。同时，以北京科技大学为主的一批高校及中科院等也在积极进行固态锂电池生产技术研究和学术研讨，尽力攻克锂电池技术难点。国家政策的扶持和电子产业逐渐提高的科技创新能力为我国进军固态电池领域提供了条件，也为推进我国固态锂电池的发展蓄力。固态锂电池的广泛应用将推动电池产业转型升级，在增强电子产品待机时长的同时甚至拉动电子产品产业升级换代。

（一）固态锂电池的应用优势。

电池作为电子产品的基础组成元件，在电子产品的运作中发挥着不可替代的作用，一定程度上决定了电子产品的性能和使用体验。固态锂电池可以说代表着电池发展的最前沿科技，在应用上也有着许多显著的优势。

1.轻便易携。

由于固态锂电池将内部的电解液转为固体，在同等的电量储备下固态锂电池的占地面积更小，也就更加轻便，利于携带和保存。固态锂电池体积小而容量大，如果得到大规模应用，会为人们的生活带来很大便利。另外，固态锂电池的轻便性带来的又一好处是柔性较大，可塑性强，即便遭到弯折也不易损坏。固态锂电池的这一性能为可折叠的极薄性电池的问世提供了条件。

2.功率较大。

固态锂电池内部特殊的构造和密度可以使大量的电子汇聚在电池一边，使电池维持较大强度的电流，从而增加电池的功率和使用时间，能有效增强电子产品待机时间，也就更利于在电动工具等电子产品方面的利用。

3.安全性能较好。

传统液态电池在受到较猛烈的撞击时极易发生爆破或燃烧，会对使用者的生命安全造成巨大危害。而固态锂电池的在使用中及时发生事故，也不易发生燃烧或爆炸，极大程度地保障了使用者的生命财产安全。

4.可供使用时间较长。

固态锂电池的循环性良好。锂电池的内部结构为固体电解质，这就使锂电池在电流通过的工作过程中，难以形成SEI膜和锂树枝状物现象，明显增加了锂电池的使用时间。

（二）制约固态锂电池大规模制造应用的主要原因。

1.制造成本高。

固态锂电池代表着电池制造业的前沿科技，制造成本远高于一般电池。高昂的制造成本导致了市场价格居高不下，一般电子产业规模较小，流动资金不充足，购买电池的预算也偏低，难以负担固态锂电池昂贵的价格，导致固态锂电池在市面上尚未得到大范围流通。固态锂电池的制造成本较高在一定程度上制约了锂电池市场占有率的提高，为我国锂电池产业的进一步发展增加了阻碍。

2.生产技术难度大。

固态锂电池生产难度系数较大，这是制约固态锂电池发展的又一重要因素。到目前为止，我国固态锂电池的生产还存在一些尚未突破的重难点，批量生产方面也由于缺乏足够的工艺支撑而无法实现。这就使固态锂电池无法快速抢占市场，也降低了电池知名度，不利于对电池不了解的群体选择使用。

二、固态锂电池近期的技术进展。

随着新型电动车等电力工具的不断问世，对电池的要求也不断苛刻，要求电池兼具高安全性和大能量密度，以当前情况来看，只有固态锂电池的特性能够完成这些要求。目前，我国固态锂电池亟待解决的技术难点如下。

（一）锂金属在电池中的应用存在困难。

锂金属比较活泼，极易与空气中存在的氧气等产生反应，且锂元素不耐高温，化学性能不稳定，这就给锂金属在固态电池的实际运用提升了难度，导致实验的安全性有待提高，由此也给电池生产带来了一连串的困难。

（二）固态锂电池的镀膜存在困难。

在固态锂电池氧化薄膜的生产中，由于该区域无法控制薄膜粒子的特殊尺寸和功率，所以薄膜的成功率相对较低，采用真空覆膜法才可以保持电解液的尺寸合适，提高薄膜制造的成功率。由此，在对固态锂电池进行覆膜时通常会采取真空覆膜、磁控溅射等方式，而当前我国这些技术手段还不太成熟，这会造成产量偏低而制造价格偏高的结果。

虽然存在一定的技术薄弱点，现有生产水平也不够高，但社会各阶层几乎都对固态锂电池的未来发展持乐观态度，认为固态锂电池全面替代现有锂离子电池是不可逆转的时代潮流。对此，笔者认为，新技术的突破需要实践数据和理论基础的结合与统一，我国固态锂电池发展任重而道远。虽然固态锂电池总体发展模式向好，但保守估计，还需要稍长的一段时间实现全国量产和商业化

三、结束语

固态锂电池以其所具有的多种性能优势受到电子行业人士的青睐，但目前国内对于该电池的制造技术还不成熟，工艺上还存有诸多亟待改良的地方。随着社会各阶层对固态锂电池重视程度的提高，固态锂电池的技术难点一定会尽快攻克，使该电池在市面上得以大范围流通，从而大幅提高我国电子产品质量，使我国电子行业得到一次飞跃。

参考文献：

[1]陈龙.池上森.董源.等.全国固态电池关键材料-固态电解质研究进展[J].硅酸盐学报，2018，46（1）：21-34

[2]许晓雄.邱志军.官亦标.等.全国固态电池的研究现状与展望[J].储能科学与技术，2013，2（4）：331-341

作者简介：

李跃飞，惠州亿纬锂能股份有限责任公司。