固态锂离子电池指电池电解质部分选用固态资料的锂二次电池。固态电池与传统锂离子电池不同在于固态电池以固态电解质代替了传统锂离子电池的电解液、电解质盐、隔阂。

　　一直以来，安全性、能量密度和循环寿数是对动力锂电池的三大要求。因为固态电池在这三方面均具有优于传统锂离子电池的潜力，因而也被视为下一代电池技能：

　　固态电池长处一：安全性高，无自燃、爆破危险。选用有机电解液的传统锂离子电池，在过度充电、内部短路等反常状况下简单导致电解液发热，有自燃乃至爆破的危险。全固态锂离子电池根据固态资料不可燃、无腐蚀、不蒸发、不存在漏液问题，且有望战胜锂枝晶现象。半固态、准固态电池仍存在必定的可燃危险，但安全性也较液态电解液电池进步。

　　固态电池长处二：能量密度高，有望彻底处理电动轿车路程焦虑。现在技能系统下锂离子电池现已挨近功能极限，特斯拉NCA18650电芯能量密度到达250Wh/Kg，运用于Model3的21700电芯能量密度约300Wh/Kg，支撑的续航路程约400至500公里，仍无法彻底处理路程焦虑。

　　而关于固态电池而言，一方面固态电解质无需隔阂与电解液，这两部分在传统锂离子电池中加起来占有近40%的体积和25%的质量，另一方面因为没有漏液、腐蚀等问题，能够简化电池外壳及冷却系统模块，进一步减轻电池系统分量。此外，配套新的正负极资料能够使得电化学窗口到达5V以上，能够从根本上进步能量密度，有望到达500Wh/Kg，平等电池容量的状况下有望将续航路程进步到600至700公里。

　　依照电解质资料的不同，固态电池能够分为聚合物、氧化物和硫化物三大系统。其间聚合物电解质归于有机电解质，氧化物和硫化物归于无机陶瓷电解质。全体来说，聚合物电解质技能最老练，现已首先完结小规划量产，可是理论能量密度不及其他两类电解质；氧化物电解质功能优于聚合物电解质，但薄膜型氧化物电池容量较小、只能运用于消费类电子范畴，非薄膜型氧化物电池技能相对还不行老练；硫化物电解质理论上最适合于电动轿车范畴，可是开发难度最大。

　　依照正负极资料的不同，固态电池还能够进一步分为固态锂离子电池（沿袭当时锂离子电池资料系统，如石墨+硅碳负极、三元正极等）和固态锂金属电池（以金属锂为负极）。因为固态锂离子电池与当时的电池系统最为挨近，日韩自身又具有老练的锂电工业链，因而现在日韩公司大多选用硫化物+固态锂离子电池的路途。而欧美草创公司则立足于颠覆性的技能，大多选用聚合物/氧化物+固态锂金属电池的路途。

　　整车公司在固态电池范畴的布局能够分为内部研制和对外出资两类。前者以丰田为代表，后者以宝马、群众为代表。能够看到2017年以来不论是哪种路途，整车公司的动作都有所加速，而构成两者战略差异的重要原因在于整车公司前期堆集的多少。

　　丰田向来在电池技能上有着深沉的堆集。从普锐斯镍氢电池到Mirai燃料动力电池，丰田都是业界最早将新动力技能运用于整车层面的车企。

　　1、内部研制堆集许多专利，在新技能上有肯定的自主权，一起丰田表明将在2030年之前出资在相关电池研制的资金或许超越130亿美元；

　　2、由日本新动力工业技能归纳开发组织（NEDO）牵头出资100亿日元，丰田、本田、日产、松劣等23家日本轿车、电池和资料公司，以及京都大学、日本理化学研讨所等15家学术组织将一起参加研讨，方案到2022年全面把握全固态电池相关技能；

　　3、与松下协作固态电池研讨，从不同层面去研讨和处理问题，为第四代电芯小规划量产打基础。

　　从技能路途上来看，丰田重要是根据固态锂离子电池，选用石墨类负极、硫化物电解质与高电压正极的组合，并方案于2022年完结商品化。可是丰田固态电池现在的重要问题在于循环寿数还较短（小于3年），这也是丰田下一阶段的研制要点。

　　以群众、宝马为代表的车企在固态范畴的堆集不及丰田，可是近年来显着加速了布局的脚步。2017年末宝马与SolidPower树立协作伙伴关系一起研制固态电池，2018年中群众向QuantumScape出资1亿美元，并方案在2025年完结固态电池量产。与此一起，宝马还出资2亿欧元在慕尼黑树立电芯研制中心，开端触及电芯等级的技能验证和开发。与丰田重要依托内部研制不同，关于群众、宝马等德系车企来说，出资草创公司快速获取固态电池的相关专利、一起经过内部研讨加深对下一代电池技能的了解，是一条功率更高的路途。

　　不过也并非一切公司都在进军固态电池范畴。特斯拉作为电动轿车一起也是动力锂电池的领军者，现在还没有在固态电池方面具有一件专利。检索与特斯拉相关的专利数据，能够发现特斯拉在电池范畴一共具有244件专利，但重要会集在电池系统、电池包和充电范畴，而在资料方面专利较少。虽然马斯克曾表明固态电池有必定远景，可是间隔技能老练还要时刻，现在也不足以改动特斯拉的战略。

　　特斯拉的Model3车型采取了以NCA为正极资料的松下21700圆柱型电池，电芯能量密度能够到达300Wh/Kg，乃至超越了部分半固态锂离子电池。特斯拉现在的如意算盘依然是在2020年坚持现在的资料系统并经过Gigafactory的扩产来快速下降电池本钱，进一步扩展在这一代电池技能上的优势。

　　此外，作为全球最大的轿车零部件供货商，博世在本年年初宣告抛弃对电池出产环节的出资，并出售了之前收买的从事固态电池研制的子公司SEEO。博世依然看好固态电池的技能方向，可是关于重财物的出产环节进行出资十分慎重。博世估计出资建造200GWH的动力锂电池产值（20%市场份额）要200亿欧元左右的出资，而制形本钱中挨近3/4都是资料本钱，不利于发挥竞赛优势。因而博世的情绪是要了解电池技能，但不用亲身制作电池。

　　别的，电池草创公司也是一股新生力量，在固态电池范畴受重视度较高的草创公司重要包含SEEO、Sakti3、SolidEnergy、QuantumScape。

　　从融资状况来看，SEEO取得了三星等公司的出资，Sakti3取得了由通用轿车公司为首的合计2000万美元的出资，SolidEnergy则取得了通用轿车和上汽等公司的1200万美元出资。本年六月QuantumScape取得德国群众轿车公司1亿美元的出资。

　　这些草创公司大多由美国优异高校的研讨人员兴办，它们挑选的电解质重要能够分为聚合物、氧化物两大系统。

　　SEEO经过和劳伦斯伯克利国家实验室一起研制DryLyte（一种能够循环运用2000次的固态电解质/隔阂），于2012年将该技能运用于（Li/LFP）电池；2016年，经过开发NCx系统、新的锂箔净化和轧制办法，SEEO规划在未来3年扩许多产规划和进步电池能量密度（到达450Wh/kg即大于30Ah）。

　　SolidEnergy起步晚但公司选用了折中的半固态电解质+锂金属负极路途，其共同之处在于：

　　1、选用突破性的固体维护涂层（阳极-裂解物）组成了聚合物和无机资料，这种固体维护涂层直接运用到经过表处理的锂金属阳极上能够用来按捺锂枝晶的成长。它具有高锂离子导电率可是与液体电解质不混溶；

　　2、选用革命性的液体电解质（阴极-裂解物）具有高锂电镀和剥离功率、在高压阴极有高氧化稳定性并且能下降溶剂蒸发性；

　　3、选用一种立异的电池拼装工艺能够最大极限地进步电池能量密度，处理循环过程中的体积胀大问题，并且使得锂金属能够经过现有的锂离子电池基础设施被规划化地制作出来。

　　2017年SolidEnergy从特种航天范畴下手推出容量为3Ah的HermesTM电池，质量和体积能量密度别离到达450Wh/Kg和1200Wh/L，现在以每月5000个电池的速度量产，并且经过了第三方的检测。

　　氧化物电解质系统重要分为薄膜型和和非薄膜型。薄膜型固态电池以Sakti3为代表。这一类电池具有杰出的倍率及循环功能，可是电池容量较小，现在仅能用于消费电子类产品。Sakti3现在也被英国家电巨子Dyson收买。非薄膜型固态电池以QuantumScape为代表。这一类电池全体功能指标较为均衡，离子电导率高于聚合物电解质、电池容量大、可量产，是抱负的电解质资料之一。现在QuantumScape正在与群众协作推动固态电池的工业化。

　　国内固态电池研制重要依托于中科院等科研组织，不过近几年部分公司开端测验进行科研成果的工业转化，例如赣锋锂业与中科院宁波资料所许晓雄团队协作、中科院物理所与卫蓝新动力协作等。全体来看，国内的固态电池研制出现较为涣散的格式，并且国内工业界（包含整车公司与电池公司）在固态电池范畴的堆集远不及丰田等国外竞赛对手。

　　中科院青岛动力所储能院崔光磊团队长时间从事复合聚合物固态电解质研讨，现在已研制出全海深高能量密度高安全固态锂离子电池动力系统，能量密度达300Wh/Kg，并且在马里亚纳海沟完结1万米的高压环境下完结深海测验。

　　中科院宁波资料所许晓雄团队从事氧化物与硫化物固体电解质研讨，现已开宣布能量密度到达260Wh/Kg的10Ah固态单体电池。凭借宁波资料所的技能，江西赣锋锂业在宁波当地出资5亿元人民币筹建亿瓦时固态动力锂离子电池出产线。第一代固态锂离子电池技能经过中汽研轿车查验中心查验，放电容量约13Ah，能量密度约245Wh/Kg，循环1000次后容量坚持率大于90%。

　　锂电池的运用广泛，从民用的数码、通讯产品到工业设备到特种设备等都在批量运用，不同产品需求不同的电压和容量，因而锂离子电池串联和并联运用状况许多，锂电池经过加装维护电路、外壳、输出而构成的运用电池称为P