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固态电池：安全和性能总要有一个权衡

文/徐珊珊

近日，国内固态锂电池供应商卫蓝新能源完成新一轮战略融资，投资方有老股东华为、小米以及新股东吉利控股等公司。而去年11月，卫蓝新能源已完成总额约5亿元的C轮融资。

汽车产业全面推进电动化与智能化的变革，使动力电池和智能驾驶等相关赛道的投资愈发火热起来。固态锂电池被认为是锂电发展的必经之路，自然也吸引了众多车企和科技公司的关注。

国内如比亚迪、北汽、长城和蔚来汽车等都已宣布了固态电池上车计划；国外包括宝马、大众和通用等汽车巨头也在持续开发适用于旗下车型的固态电池。

不过从时间节点来看，全固态电池的大规模应用预计要等到2025年。在此之前，我们不妨再聊一聊固态电池到底“好”在哪里。

固态电池 “出圈”

传统锂离子电池应用广泛，技术更加成熟，但液态电解质结构的不稳定性也导致其可能存在自燃的风险。去年，LG Chem的母公司LG集团同意就通用汽车全球召回Bolt EV赔偿19亿美元（约合人民币122.5亿元），赔了夫人不说，也间接承认了自己电池有问题。

除了这一点，让固态电池真正“出圈”的是其拥有更低的功率密度、更高的能量密度。简单说，就是安全（不容易自燃）并高效（单位密度能存储更多的电量）。

图源：东吴证券

若是基于相同的续航里程，搭载固态电池的电动汽车体积和重量都会有所减少。有研究指出，整车重量和续航里程呈现负相关关系，电动汽车的轻量化可以优先提升续航能力。

话虽如此，固态电池技术的发展并没有想象中般突飞猛进。一方面，液态锂离子电池仍是市场主角，新技术的采用到规模化应用仍需时间；另一方面，固态电池在技术上还有待解决的问题。

但正如摩尔定律失效一样，业界不再死盯芯片制造工艺的线宽，而把一部分精力放在了封装技术和第三代半导体等新材料的研究上；传统锂电池液态电解质的能量密度已达极限，属于固态锂电池的机会正在无限放大。

现阶段，固态电池技术还不成熟，包括导电性能、固体电解质与电极之间连接的稳定性都面临诸多挑战。为了提升固态电池的导电性，融合液态和固态电解质的半固态电池被行业视为是一个过渡性产品。

近期，卫蓝新能源表示正在与蔚来合作，计划基于 ET7 车型，推出单次充电续航 1000 公里的混合固液电解质电池。据悉该款半固态电池将在今年底或明年上半年开始量产。

这是将固态电池推向市场的一个新尝试。有分析认为，随着蔚来、东风等车企的采用提升，半固态电池上车元年已近。

还差点意思

问题是，半固态电池就没有后顾之忧了吗？

毋庸置疑，混合固液电解质的电池能够提升导电性，但鉴于目前的液态电解质易燃，搭载半固态电池的电动汽车起火风险也增加一点。

面对这些争议，美国《每日科学》刊登了一项由桑迪亚国家实验室牵头的一项研究结果，表明半固态电池可能出现三个主要风险。

一是电池起火。研究人员发现，含有少量液体电解质的固态电池所能产生的热量约为同类锂离子电池的五分之一，这一数值具体取决于含有多少液体电解质。相比之下，全固态电池几乎不会出现热失控风险。

二是固态锂电池如果反复充电放电会形成枝晶（一种针状生长物），从而可能引起不必要的副反应导致短路，严重影响电池的使用寿命。一般来说，只要电池组成中含锂金属，就容易形成枝晶。

三是固态电解质可能会破裂，虽然这种情况不一定会发生，但如果发生了，可能会造成和液态锂电池一样的风险。

据悉这一研究结果发表在国际重要期刊《Joule》上，不过不是为了证明半固态电池的安全性仍有隐患，而是为说明将少量液态电解质和固态电解质混合，能够极大提升电池性能。

参与该项目的专家指出，“性能与安全性之间存在一定的权衡。”而了解这其中的平衡有助于加快固态电池的商业化进程。

BusinessKorea则指出，当前全固态电池量产的最大障碍是，要确保在室温和低温下提高充电速度。如果按照目前的混合固液电解质电池的发展路线看，全固态电池计划仍需就液态电解质给出替代方案。

抛开以上可能出现的风险不谈，成本亦是全固态电池全面普及的限制因素之一。如今在这条赛道上，国内如宁德时代、国轩高科和卫蓝新能源等公司都已经入场，但真正的竞争局面尚未打开，谁又能引领全固态电池行业的发展呢？