固态电池取代液态锂离子电池未来可期，但不是现在……

新能源汽车稳步推进中的阻碍

很多的车企都扩展了新的板块——新能源汽车。2023年是中国新能源汽车产业全面升级之年。政策与市场双重驱动下，2023年中国新能源汽车产销两旺，连续9年位居全球第一，产销分别完成958.7弯梁和949.5万辆，同比分别增长35.8%和37.9%，市场占有率打得到31.6%，国内新能源车渗透率超50%的目标有望提前实现。此外，2023年新能源汽车出口再创新高，实现出口120.3万辆，同比增长77.6%，全球市场份额超过六成，跻身中国外贸“新三样”。当前，中国新能源汽车以形成具有竞争力的完整产业链，国内品牌生产能力和市场占有率不断提升，推动全国乃至全球道路交通用电动化转型稳步前进。

刚刚开启的2024年，是“巩固和扩大新能源汽车发展优势”的关键之年。中国新能源汽车取得了亮眼的成绩，也面临着更加错综复杂的国际形势、更为艰巨的供应链挑战。

而其中，新能源汽车电池的更新换代，也是新能源汽车发展的重点问题之一。

固态电池优势明显

前不久，蔚来创始人李斌实测，使用150kWh（即150度电）固态电池包的新能源车，行驶距离达1044公里。能提升能量密度，改进安全性能的固态电池正在搅动资本市场。

对比当下部分新能源汽车所用的液态电池，固态电池可容纳新的电极材料，譬如富锂锰基。常规电压下的富锂锰基材料在目前所有商业化的正极材料里，循环稳定性最好，45摄氏度下充放电1700周容量保持率88%。

负极方面，固态电池比传统锂电池更容易适配锂金属负极和硅碳负极，因为固态电解质有固态材料构成，具有较高的化学稳定性，对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用。

电芯内部串联能有效提升固态电池电压，提高体积能量密度。传统锂电池承载电压超过5V后会容易出现分解甚至爆炸的情况，因此只能外部串联。固态锂陶瓷电池能在电池内部形成串联，使单颗电池芯的额定电压从7.4V，最大串联叠加至60V，在单体电池电压上远高于传统动力电池，且不需要焊接集流体，体积能量密度有望进一步提升。

在安全方面，相比液态电池，固态电池具有较高的化学和热稳定性，能够有效抑制锂电池中发生热失控或燃烧大的风险，电池在被刺破时仍可安全运行，不会泄露或爆炸。

固态电解质（SEs）在宽温度范围内保持固态，不完全丧失离子传导功能，是其潜在优势之一，近期的小米汽车，智己汽车均采用SIC碳化硅模块，还因此在网上出现了一些争议。

固态电池固然很好，甚至在某些方面优于液态锂电池，但是截至目前为止，仍旧没有成功替换掉液态锂电池，大规模使用其为新能源汽车续航，其背后的原因更是令人头疼。

发展仍有阻碍

固态电解质重离子间相互作用强，因此离子电导率低。

其次，手机似乎和成本制约，固态电池量产难度大，技术上，当前固态电池工艺尚未成熟，其发展亟需解决三个核心科学问题，即固态电解质的离子输运机制、锂枝晶生长机制和多场耦合下的失效失控机制。成本上，部分材料售价昂贵，阻碍固态电池的量产。

另外，固态电池负极材料成本偏差最大，尤其是硅碳负极所需涂覆的额外电解质导致成本高昂，锂金属负极成本虽然较低但技术上仍存在锂枝晶反应等难关。

截至目前，作为液态电池和固态电池的折中产品，半固态电池有望率先量产。半固态电池兼容现有传统锂电池的工艺设备，且兼具安全性、能量密度和经济性，因而有望率先进入产业化阶段。

北京千策良品工业设计有限公司创立于2009年，国家高新技术企业，多年的产品开发经验使其成为一家集创新产品咨询、产品外观设计、结构设计、研发与供应链于一体的专业设计机构。在过去十多年中，千策良品为逾千家企业提供服务，斩获众多国际重要奖项，包括红点奖、IF奖、中国红星奖等。

北京千策良品工业设计曾进行过多款电池的外观结构设计，皆在市场上收获了良好的反馈，北京千策良品工业设计公司将持续关注固态电池的发展进度，为固态电池的结构和工业设计做出贡献。