要想完全代替燃油车，电动轿车需求更耐久的续航路程、更快的充电速度和更安全的运用体会。现在来说，最佳的处理计划便是全固态电池，理论上全固态电池能够让电动轿车续航路程超越2000公里，这样的存储密度到底是怎样完成的呢？

　　现在干流的锂离子电池，续航路程牵强跟燃油轿车适当，没有太大的竞赛优势。其首要原因是，锂离子电池在现有方式下，现已挨近规划极限，电极资料改善空间也有限，能量密度进步空间有限，要想完成打破须在本源上进行打破。其实，咱们一向运用的锂离子电池，影响电池电量的关键因素便是正负极的电极资料，其间正极的电极资料现已开发比较充沛，改善的空间有限了，但负极资料还有很大的改善空间。

　　现有的负极资料，首要是以石墨为主的碳基资料、硅基资料以及一些其他资料。不管是石墨资料、混合资料，仍是比较抢手的石墨烯资料，都不是直接存储电量的物质，真实存储电量的仍是锂元素。常用的锂离子电池便是把锂元素贮存在这些物质里边，放电的时分开释锂离子出去，充电的时分锂离子再装回去。其实，假如咱们细心想想，把锂元素装到这些资料里边，就适当于给每个锂离子盖了一个房子。相同的体积，没有房子时，明显要比有房子能放的锂离子多多了。能放的锂离子越多，能贮存的电量也就越高。

　　比方咱们正在运用的石墨电极，理论最大的比容量是372mAh/g，假如直接换成锂金属的线mAh/g，单位质量的容量进步超越十倍。这样的电极资料，关于进步电池电量下降电池体积有十分大的含义，让电动车续航2000公里真不是梦。咱们或许比较疑惑，那为啥之前不直接用锂金属做负极呢？

　　其有用锂金属做负极的电池早就有，可是这种电池不适合充电，因为充电的时分，锂离子并不老老实实回来原本的方位。原本是一块锂金属板，放电的时分从外表剥离锂离子，充电的时分尽管也会回来金属板外表，但不再均匀贴附到锂金属外表，而是会像大树长树枝相同呈现枝晶现象，这些锂金属构成的“树枝”往外扩展，有很大概率扎破正负极之间的隔阂，然后呈现短路现象，电池直接作废，乃至还很简单产生火灾。所以用锂金属做负极的电池一般都是一次性的电池。

　　可是，到了全固态电池这儿又不相同了，因为电解质是固体的而不是液体的，锂离子并不会那么随意地移动，枝晶现象不再那么明显，锂离子反而更简单回到原本的方位。一同，因为固体电解质的存在，就算有细微枝晶现象，也不太或许构成短路，不会带来很严峻的安全危险。换句话说，液态电池不敢用的锂金属电极，固态电池能够放心运用，也便是固态电池的理论容量能够大幅度进步。

　　依据文献测算数据，固态电池的理论容量能够打破400Wh/kg，假如运用高压正极，理论容量还能够进一步打破800Wh/kg。怎样了解这个数值呢？最近我国宁德年代发布的新一代麒麟电池能让轿车的续航路程超越1000公里，能量密度也不过才255Wh/kg。这样一比较，固态电池能让轿车续航路程超越2000公里一点都不夸大。

　　再换一个视点，咱们手里边运用的充电宝，20000mAh容量，质量在500克左右，假如按固态电池最大密度来算的线克左右，加上外包装估量也能够控制在100克多一点，这就十分mini了。当然现在的固态电池还远远达不到这样的能量密度，这仅仅一个久远的想象。但整体来说，固态电池能量密度是能够超越传统锂离子电池的，进步空间比较大。

　　固态电池处理的第一个痛点是负极能够直接用锂金属，然后大幅进步能量密度。它处理的第二个痛点便是进步锂离子电池的安全性。

　　传统的锂离子电池之所以不安全，首要是因为运用了有机液态电解液，这些有机电解液大都都是易燃液体，一旦电解液走漏很简单着火。之前现已产生过许多电动轿车自燃的事端，乃至产生过飞机自燃的事端，这些都跟锂离子电池的安全性有关。

　　运用有机液态电解质的锂离子电池，在面对短路、针刺、过冲、快充等这些风险行为时，很简单产生电解质气化胀大、电解液走漏、电解液着火等行为。假如换成固态电解质，就能够从原理上防止这些风险危险。固态电解质一般都是不简单焚烧的物质，就算是露出出来，也不会着火，在短路、针刺等实验的时分天然也不会产生焚烧。更何况，固态电解质自身都是熔点比较高的物质，容易不会产生气体，也就不简单产生电池胀包这样的作业。

　　再加上前面说到的不简单产生枝晶现象，就算产生细微的枝晶，也不太或许刺穿自身就比较坚固的固态电解质，也就不简单产生内部短路的现象。所以固态电池从原理上便是比传统锂离子电池更安全，容易不会产生安全事端。不管是手机、轿车仍是飞机，都能够用上更安全更简便的电池，续航才干能够得到很大的进步。也因而，全固态电池是全世界都在要点研制的。

　　固态电池，能够处理传统锂离子电池面对的两大痛点，能够说是出路无限，可是它的研制和出产却十分困难，以至于这么多年都是雷声大雨点小。

　　首要，固态电解质导电才干比较差。一般来说能导电的固体物质往往是金属或半金属这些物质。常见的盐类都是在溶液中或许是熔融状况下能够导电，固体状况往往是很难导电的。现在要选用的固态电解质恰恰是这类盐类电解质，并且还不能放到溶液中，也不能处于高温熔融状况，所以很难导电，换一个专业术语叫做电导率低。

　　在液体电解质中，液体包裹着锂离子就像鱼儿相同能够自在游动。但在固态电解质中，原本就有一些锂离子镶嵌在固体的格子里边，那些格子就像山里的山洞相同弯曲弯曲，锂离子并不是直接钻过这样的山洞，而是经过接力的方式，新来的锂离子把原本的锂离子挤出山洞，然后完成锂离子穿过固体电解质，穿过固体电解质要比在液体电解质里边游动难多了。为了让电池能够正常作业，有必要要把固态电解质做成很薄的薄膜，以便进步离子经过的功率。

　　其次，固态电解质自身跟正负电极之间是压在一同的，两种固体触摸不像液体和固体触摸那样紧实，存在触摸界面，这个界面的阻抗比较大，锂离子并不能轻松穿过。这个界面就像两国的国界线相同，尽管看起来紧挨着，但想穿曩昔还需求战胜必定的困难。别的，关于负极和电解质的界面，还涉及到锂离子耗费和弥补的问题。放电的时分，负极的锂离子会有所耗费，让界面贴合变得不再紧实，充电的时分，锂离子回来，但也不会老老实实回来原本的方位。尽管不会像在溶液中那样产生严峻的枝晶现象，但也不会完美复原放电前的状况，跟着运用，界面阻抗应该会越来越大。

　　第三，固态电池不能运用传统锂离子电池的出产工艺，需求研制新的出产工艺。固态电解质，怎样高效拼装，是十分检测出产线的一个难题。要知道，固态电解质可不像液体相同能自在活动，需求经过高温熔化或许高压压实才干到达需求的状况。一同还要考虑跟正负极之间的贴合问题。并且不同的固态电解质对加工条件的要求也不相同，再加上一些高功能电解质或许会跟正负极资料产生反响，需求用特别资料包裹起来再跟正负极触摸。因而，固态电池的加工需求比较复杂的出产工艺，现在还处于初级阶段，未来需求不断改善完善。

　　第四，固态电池的未来十分值得等待，但当下还很不抱负。除了前面说到的那些困难以外，还有一些其他的困难存在。这些困难构成了，理论上出路无量的固态电池，现在乃至还比不上传统的锂离子电池。比容量优势还没有充沛体现出来，直接影响功能的许多困难还没有真实战胜，出产工艺还没有很好的处理。乃至固态电池有许多的处理计划，现在还没有构成一个抱负的规范。乃至不同类型的电解质都有自己的优缺点，没有单一电解质一同具有固态电池需求的一切功能，需求不断地改善和优化。

　　整体来说，固态电池是未来锂离子电池的发展方向，有很诱人的开发远景，但间隔真实老练还有很长的路要走。未来还有或许呈现不同技能道路彼此拼杀的商场格式，终究或许只要一两种计划能锋芒毕露站稳脚跟。