循環(huán)壽命是指電池在一定條件下，進(jìn)行充放電循環(huán)的次數(shù)，它直接影響著電池的使用成本和資源利用率。固態(tài)電池在循環(huán)壽命方面表現(xiàn)出色，這是其能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一。

固態(tài)電池循環(huán)壽命長(zhǎng)的原因主要有以下幾點(diǎn)。首先，固態(tài)電解質(zhì)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在充放電過(guò)程中不易分解，不像液態(tài)電解質(zhì)那樣容易與電極材料發(fā)生副反應(yīng)，從而減少了電池內(nèi)部的損耗 。其次，固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加穩(wěn)定，能夠有效避免電極材料在循環(huán)過(guò)程中的變形和脫落，保持電池性能的穩(wěn)定性 。

從實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)看，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的循環(huán)壽命一般在 1500 - 2000 次左右，而固態(tài)電池的循環(huán)壽命則可以達(dá)到 8000 - 10000 次 。例如，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一些固態(tài)電池，循環(huán)性能可達(dá) 10000 次 。這意味著，在相同的使用條件下，固態(tài)電池的使用壽命是傳統(tǒng)液態(tài)電池的數(shù)倍。

?高能量密度?

固態(tài)電池的能量密度可達(dá)傳統(tǒng)鋰離子電池的2倍以上(如400Wh/kg以上)，部分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)甚至有望突破2600Wh/kg。這得益于固態(tài)電解質(zhì)允許使用金屬鋰負(fù)極，減少負(fù)極材料用量，并支持更高電壓的正極材料。?13?安全性顯著提升?

?不可燃、耐高溫?：固態(tài)電解質(zhì)無(wú)易燃液體，從根本上避免熱失控風(fēng)險(xiǎn)，極端溫度下仍能保持穩(wěn)定。?5?無(wú)鋰枝晶問(wèn)題?：固態(tài)介質(zhì)可抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，防止刺穿隔膜導(dǎo)致的短路。?3?更長(zhǎng)循環(huán)壽命?

固態(tài)電池因電解質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，副反應(yīng)少，充放電過(guò)程中鋰離子損失極低，循環(huán)壽命遠(yuǎn)超液態(tài)電池。?24?結(jié)構(gòu)輕量化與小型化?

固態(tài)電解質(zhì)可替代傳統(tǒng)電池中40%體積的隔膜和電解液，使電池厚度縮減至微米級(jí)，更適合電動(dòng)汽車和便攜設(shè)備。?14?寬溫域適應(yīng)性?

不受低溫電解液黏度變化影響，在-30°C至100°C范圍內(nèi)均能保持性能，解決液態(tài)電池的“低溫衰減”問(wèn)題。?2三、當(dāng)前挑戰(zhàn)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

盡管優(yōu)勢(shì)顯著，固態(tài)電池仍面臨?量產(chǎn)成本高?(如初期價(jià)格可能比液態(tài)電池高20萬(wàn)元以上)和?技術(shù)成熟度不足?的瓶頸。不過(guò)，行業(yè)進(jìn)展迅速：?26?車企布局?：豐田、日產(chǎn)計(jì)劃2026-2028年量產(chǎn);國(guó)內(nèi)廣汽、智己等已推出試裝車型。?23?市場(chǎng)預(yù)測(cè)?：中國(guó)固態(tài)電池市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)2030年達(dá)200億元，逐步替代鋰離子電池成為主流。?

隨著科技的不斷進(jìn)步和對(duì)可持續(xù)能源需求的增加，電池技術(shù)也在不斷發(fā)展。在當(dāng)前的電池市場(chǎng)中，固態(tài)電池和液態(tài)電池是兩個(gè)重要的技術(shù)方向。本文將詳細(xì)介紹這兩種電池的區(qū)別，并分析它們?cè)谖磥?lái)應(yīng)用中的潛力。

固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同，固態(tài)電池采用的是固體材料而不是液態(tài)或凝膠狀的電解質(zhì)。

在全球范圍內(nèi)，固態(tài)電池的研發(fā)工作正如火如荼地進(jìn)行，眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)紛紛加大投入，取得了一系列令人矚目的成果和重要突破。

在實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)方面，諸多研究成果展現(xiàn)出固態(tài)電池的巨大潛力。欣旺達(dá)通過(guò)負(fù)極使用鋰金屬，將固態(tài)電池能量密度提升至 500Wh/kg，已擁有實(shí)驗(yàn)室原型樣品，并預(yù)計(jì) 2027 年完成能量密度大于 700Wh/kg 全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室樣品制作 。比利時(shí)知名研發(fā)機(jī)構(gòu) Imec 及其合作伙伴制造的固態(tài)電池原型，能量密度達(dá)到了 1070Wh/L，比目前最好的鋰離子電池高出近 25% 。這些高能量密度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為固態(tài)電池在未來(lái)的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

在原型產(chǎn)品方面，各大企業(yè)也紛紛推出具有代表性的成果。2024 年 4 月，重慶太藍(lán)新能源公司成功研發(fā)并制造出全球首款符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的全固態(tài)鋰金屬電池，單體容量達(dá)到 120Ah，能量密度高達(dá) 720Wh/Kg，刷新了體積型鋰電池在單體容量和能量密度方面的全球紀(jì)錄 。這一成果標(biāo)志著固態(tài)電池在能量密度和大容量單體電池制造方面取得了重大突破，為電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)了新的希望。上汽集團(tuán)旗下高端電動(dòng)車品牌智己汽車推出了行業(yè)內(nèi)首款應(yīng)用于量產(chǎn)車型的 “超快充固態(tài)電池 1.0” 及 “準(zhǔn) 900V 超快充固態(tài)電池”，命名為 “光年”，并應(yīng)用于智己 L6 車型，引領(lǐng)新能源汽車進(jìn)入 “固態(tài)電池時(shí)代” 。雖然該電池被指出仍含有微量液態(tài)成分，屬于準(zhǔn)固態(tài)電池，但這也是固態(tài)電池邁向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要一步，展示了固態(tài)電池在快充和實(shí)際應(yīng)用方面的進(jìn)展。

鋰離子電池是一種廣泛應(yīng)用的充電電池，依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間的移動(dòng)來(lái)存儲(chǔ)和釋放能量。自1990年日本索尼公司開(kāi)發(fā)成功以來(lái)，鋰離子電池已經(jīng)成為電動(dòng)汽車、智能手機(jī)、筆記本電腦等設(shè)備的主要電源選擇。

四，鋰離子電池的特點(diǎn)

4.1 成熟技術(shù)：鋰離子電池技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。

4.2 高能量密度：盡管固態(tài)電池的能量密度更高，但鋰離子電池的能量密度已經(jīng)足夠高，滿足大多數(shù)應(yīng)用需求。

4.3 高功率密度：鋰離子電池能夠提供快速的充電和放電性能。

4.4 成本較低：相對(duì)于固態(tài)電池，鋰離子電池的制造成本較低。

4.5 存在安全隱患：液態(tài)電解質(zhì)易燃，高溫下存在熱失控風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致起火或爆炸。

4.6 鋰離子電池技術(shù)也在不斷發(fā)展：

硅基負(fù)極材料的應(yīng)用，提高電池容量。

高鎳正極材料的開(kāi)發(fā)，提升能量密度。

新型電解液和添加劑的研究，提高安全性和壽命。

全固態(tài)電池還在實(shí)驗(yàn)室階段，而半固態(tài)電池已經(jīng)相對(duì)比較成熟了。所謂半固態(tài)電池，就是在固態(tài)電解質(zhì)中加入一些液態(tài)電解質(zhì)，以解決電導(dǎo)率低、界面阻抗大等問(wèn)題。

固態(tài)電池，作為能源領(lǐng)域一顆冉冉升起的新星，正以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的潛力，引領(lǐng)著能源變革的潮流。它高能量密度、高安全性、長(zhǎng)循環(huán)壽命以及強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的特點(diǎn)，使其在電動(dòng)汽車、消費(fèi)電子、儲(chǔ)能等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

從發(fā)展歷程來(lái)看，固態(tài)電池經(jīng)歷了從理論探索到實(shí)驗(yàn)室突破，再到如今產(chǎn)業(yè)化加速的重要階段。眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的不懈努力，讓固態(tài)電池技術(shù)不斷取得新的進(jìn)展，從百花齊放的技術(shù)路線，到令人矚目的研發(fā)突破，再到逐漸加速的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，每一步都凝聚著人類對(duì)能源創(chuàng)新的追求和智慧。

在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，固態(tài)電池的發(fā)展意義重大。它不僅有助于緩解傳統(tǒng)能源帶來(lái)的環(huán)境壓力，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展，還能提升國(guó)家在能源領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新的活力。讓我們共同關(guān)注和支持固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展，期待它在未來(lái)能源領(lǐng)域綻放更加耀眼的光芒，為人類創(chuàng)造更加美好的明天。