▲三星硫化物電池
▲添加緩沖層改善界面性能
綜合看來，聚合物體系工藝最成熟，率先誕生 EV 級別產品， 其概念性與前瞻性引發后來者加速投資研發，但性能上限制約發展，與無機固態電解質復合將是未來可能的解決路徑；氧化物體系中， 薄膜類型開發重點在于容量的擴充與規模化生產，而非薄膜類型的綜合性能較好，是當前研發的重點方向；硫化物體系是最具希望應用于電動車領域的固態電池體系，但處于發展空間巨大與技術水平不成熟的兩極化局面，解決安全問題與界面問題是未來的重點。
▲各體系性能指標對比
3、產業化尚處早期，但前景已有保障
市場化產品能量密度較低。 現階段固態電池量產產品很少，產業化進程仍處于早期。 唯一實現動力電池領域量產的博洛雷公司產品能量密度僅為 100Wh/kg， 對比傳統鋰電尚未具備競爭優勢。高性能的實驗室產品將為產業化奠基。 從海外各家企業實驗與中試產品來看，固態電池能量密度優勢已開始凸顯，明顯超過現有鋰電水平。 在我國， 固態鋰電的基礎研究起步較早， 在“六五”和“七五”期間，中科院就將固態鋰電和快離子導體列為重點課題，此外，北京大學、中國電子科技集團天津 18 所等院所也立項進行了固態鋰電電解質的研究，并在此領域取得了不錯的進展。 未來，隨著產業投入逐漸加大，產品性能提升的步伐也望加速。
▲全球主要固態電池企業產品
4、固態電池對鋰電產業鏈的影響
除了電解質，固態電池在其他電池部件上的選擇與傳統鋰電也有一定差異。電極材料采用與固態電解質混合的復合電極。 結構上， 固態電池正負極與傳統電極的最大區別在于： 為了增加極片與電解質的接觸面積， 固態電池的正負極一般會與固態電解質混合。例如在正負極顆粒間熱壓或填充固態電解質，或者在電極側引入液體，形成固-液復合體系，這都與傳統鋰電單獨混合極片漿料并在鋁/銅箔上涂布不同。 而在材料選擇上，由于固態電解質普遍更高的電化學窗口，高鎳高壓正極材料更容易搭載，未來也將持續沿用新的正極材料體系，負極材料上，多采用硅、金屬鋰等高容量負極，充分發揮固態電池的優勢。電極與電解質之間存在緩沖層。 緩沖層的加入能起到改善電極與電解質界面性能的作用。其成分可以為凝膠化合物、Al2O3 等。
隔膜仍然存在，電池實現全固態后消失。 現階段的大部分固態電池企業的產品仍需添加少量液態電解液以緩解電極界面問題、增加電導率，因此隔膜仍然存在與電池中以用來阻隔正負極，避免電池短路。這種折中的解決方法同時擁有固態電池的性能優勢，在技術難度上也更加易于實現。 而隨著技術推進， 未來電解液用量會越來越少，當過渡到完全不含液體或液體含量足夠小時， 電池將取消隔膜設計，體系已能滿足安全需求。多采用軟包的封裝技術。 除去液態電解液后，固態電池的封裝與 PACK 上比傳統鋰電更靈活、更輕便，因此將采用軟包封裝。
▲固態電池內部結構透視圖
未來發展之路：步步為營，梯次滲透
展望未來發展趨勢，技術上步步為營，應用上梯次滲透，固態電池階段發展之路已經明晰。結構上， 現階段電池體系包含部分液態電解質以取長補短。 而技術發展過程中將逐漸減少液體的使用，從半固態電池到準固態電池，最終邁向無液體的全固態電池。應用領域上，有望率先發揮安全與柔性優勢，應用于對成本敏感度較小的微電池領域，如RFID、植入式醫療設備、無線傳感器等；技術進步后，再逐漸向高端消費電池滲透；隨著產品的成熟，最終大規模踏入電動車與儲能市場，從高端品牌往下滲透， 實現下游需求的全面爆發。
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