作为电动汽车的“心脏”，动力电池与目前大热的新能源汽车一样备受瞩目。其中，锂离子电池因其具有能量密度高、自放电率低、循环效率高、循环寿命长等特点，颇受新能源汽车产业青睐，市场发展潜力巨大。但目前的锂离子电池技术尚未成熟，安全性不稳定的问题仍然存在，而发展固态电池技术或将成为破解电动车安全问题的新选择。
固态电解质成趋势
“现在所使用的锂离子电池成本较高，技术也不成熟，所产的锂离子电池存在不少安全隐患。”哈尔滨工业大学教授王振波表示。
据了解，近年来大型动力电池事故频发，很大程度上是由于电池内部使用液态电解质。“是否安全对锂离子电池储能来说非常关键。”清华大学材料学院副教授李亮亮强调。
“目前选择使用的液态有机电解液易燃易爆，用固态电解质代替液态电解液，是我们公认可以提升锂电池安全性能最为有效的方法之一。”中国科学院青岛生物能源与过程研究所副研究员董衫木表示。
李亮亮说：“固态电解质不易燃，还不会产生液态电解液，因此不带腐蚀性，是解决电池安全性问题的有效方法，也符合未来电池发展的趋势。”
技术瓶颈待突破
据了解，高安全性是储能电池应用的基础和前提，固态化是解决二次电池安全性的有效途径。固态锂电池已进入全球加快布局和研发的阶段，很多著名机构都在开发固态锂电池。包括韩国三星、日本丰田和我国众多电池和汽车厂商，都加大了固态电池研发投入，目前已有部分电池进入装车测试阶段。尽管前景可期，但由于技术和工艺上的种种问题，发展固态电池的道路绝非一帆风顺。
首先，高效的电解质材料体系缺乏。董衫木认为，“现今固态电池采用的固态电解质普遍存在性能短板，距离高性能锂离子电池系统的要求仍有不小的差距。”
其次，固态电解质和电极的界面处理也是固态电池目前面临的一大难题。“在固体电解质中锂离子传输阻抗很大，与电极接触的刚性界面接触面积小，在充放电过程中电解质体积的变化容易破坏界面的稳定。”李亮亮指出。此外，在固态锂电池中，电极内部还存在复杂的多级界面，电化学以及形变等因素都会导致接触失效影响电池性能。
再次，长期使用时稳定性不理想也是长寿命储能固态电池发展的瓶颈。
新技术层出不穷
据介绍，针对固态电池，我们要从最基础的材料、界面、单体，一直到最终的系统模块进行研究，只有从根本上解决了关键材料和界面问题，才能开展系统的工艺研究，从而满足单电池的性能要求。
面对发展过程中接连不断的挑战，各种新技术“百家争鸣”。
比如，在固体电解质材料上，业内发现基于石榴石结构的锂镧锆氧(LLZO)固体电解质体系的固态电池具有优异的循环性能和倍率性能，它也因此成为一大技术热点。“LLZO是一种性能优异的填料，能够提高聚合物基复合固态电解质的性能。基于LLZO的固态电池循环1000次后容量仍能保持81%。”李亮亮介绍。
而界面处理的研究热点主要集中在界面设计及修饰层上，目前凝胶化的界面设计已经取得了较好成果。通过凝胶态的聚合物对界面进行修饰，增加接触面积的同时还可以缓冲循环过程中的体积效应，在室温下经过300次循环，基本无退化，这样的结构设计较好的改善了电池性能。
总的来说，对于固态电池的研究，目前还是偏学术多些，基于工程化应用方面的技术还需要进行进一步探究。
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（责任编辑：刘晓娜）
