固态电池并没有想象的那么早到来
因为自己是做新能源行业，所以遇到开电车的师傅总是想问下他们对电车的用户体验，以便后续我们可以根据需求进行产品调整、升级。最近在打车的时候，总是能够听到司机绘声绘色的跟我说，现在不要买电车，再等一两年固态电池出来后再买，到时候续航都不是问题。这句话是即对又有不对，固态电池出来确实能够消除里程焦虑，其体积能量密度能够达到1000Wh/L，轻松满足1000km对续航需求；但是1-2年内能够量产，确实是不可能完成的事情。
从我个人在2019年在德国初步接触固态电池，目前已经过去了5年，当我重新梳理下整个产业发展，可以说整个产业进展是十分缓慢，几乎没有提升。最近看到几个汽车主机厂纷纷跳出来推出自己的固态产品即将量产，真的让人非常气愤，仅仅为了博取流量，就能够完全不顾事物真实发展规律，胡乱的吹嘘一波。口口声声说为了消费者，最终还是消费者为他们的口若悬河买单。
全固态电池：为何目前无法实现？
全固态电池(All-Solid-State Battery，ASSB)被视为下一代动力电池的潜在解决方案，因其高安全性、高能量密度等优势而备受关注。然而，尽管其前景光明，全固态电池在实际应用中仍面临诸多挑战，导致目前难以实现大规模商业化。以下将从技术、材料、制造工艺和成本等方面探讨其难以实现的原因。
1. 固态电解质材料的挑战
固态电解质是全固态电池的核心部件，其性能直接影响电池的整体性能。然而，现有的固态电解质材料存在以下问题：
- 离子导电率不足：理想的固态电解质需要在室温下具有高的锂离子导电率，传统液态电解液通常使用有机溶剂（如碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等）和锂盐（如LiPF6）。这些液态电解液在室温下具有较高的锂离子导电率，通常在10^-3 -10^-2S/cm（西门子每厘米）左右。目前大多数固态电解质在室温下的导电率仍低于传统液态电解液，限制了电池的快速充放电能力。
固态电解质包括聚合物、氧化物和硫化物等类型，各自的离子导电率存在较大差异：
- 聚合物电解质：如聚乙二醇（PEO）基电解质，其离子导电率在室温下通常在10^-6至10^-5 S/cm之间，远低于液态电解液。
- 氧化物电解质：如氧化锂镧（LLZO），其室温下的离子导电率在10^-4至10^-3 S/cm之间，相比聚合物电解质有所提高，但仍低于液态电解液。
- 硫化物电解质：如硫化锂磷（Li10GeP2S12），是目前研究较多的固态电解质之一，其室温下的离子导电率可以达到10^-3 S/cm，接近液态电解液的水平，但硫化物电解质通常具有化学稳定性差等问题，需要进一步优化
- 界面稳定性差：固态电解质与电极材料的界面是固-固接触，所以是点对点的接触方式，接触面结想比较传统液态电池更小，在充放电过程中容易产生界面阻抗，导致电池性能下降。同时，界面不稳定还会引发副反应，缩短电池寿命。
2. 制造工艺复杂
全固态电池的制造工艺复杂，主要体现在以下几个方面：
- 材料合成和处理难度大：固态电解质材料的合成需要高温烧结等复杂工艺，且对纯度和均匀性要求极高，增加了生产难度和成本。例如氧化锂镧（LLZO）的烧结温度通常在1200摄氏度到1400摄氏度之间，维持高温度所需要的能量是巨大的，材料在烧结过程中由外到能的温度分布不均匀导致材料性能不一致是难以规模化生产的壁垒之一。
- 电池组装工艺复杂：全固态电池的组装需要在无尘、低湿环境中进行，以避免杂质引入影响电池性能。特别是硫化物固态电解质，几乎是要在手套箱环境中进行，充分隔绝水分。同时，电解质与电极之间需要实现紧密接触，需要对电池施加百公斤级别以上压力，促使固态电解质和电极材料能够更好的贴合，工艺要求极高。
3. 成本高昂
全固态电池的高成本是其难以商业化的主要障碍之一：
- 材料成本高：高性能固态电解质材料（如硫化物、氧化物）价格昂贵，且制备工艺复杂，导致成本居高不下。氧化物固态电解质LATP在市面上属于比较成熟产品，蓝固、固纳等科研型公司均能提供，但每公斤售价也达到1200¥/kg，价格上是十分昂贵。
- 制造设备投入大：全固态电池的生产需要专门的设备和工艺，对设备的投资需求高，进一步增加了生产成本。硫化物固态电池的生产，几乎需要一条全密闭的生产设备，目前市面上出现的电池均是实验室产品，尚未看到配套的设备生产厂家。
4. 长期可靠性问题
全固态电池在长期使用中的可靠性尚未得到充分验证：
- 循环寿命：虽然全固态电池理论上具有较长的循环寿命，但实际应用中，由于界面问题和材料退化，其循环寿命仍存在不确定性。
- 温度适应性：固态电解质的离子导电率对温度敏感，在低温环境下性能下降明显，限制了其在各种环境下的应用。聚合物和氧化物固态电解质技术现状均是要在较高温度下才能确保足够的的离子导电率，温度大概要在45degC以上。
5. 技术尚未成熟
尽管全固态电池在实验室阶段取得了一些突破，但其技术成熟度尚不足以支撑大规模生产和应用：
- 研发投入不足：相比于传统锂离子电池，全固态电池的研发尚处于早期阶段，需要更多的时间和资源来解决现有技术问题。固定资产的投资将是固态电池非常重要的一个环节，但目前技术上确实还有许多难以突破的点，让投资者也非常犹豫是否如此大投资在未来能够有收益
- 市场接受度：市场对新技术的接受需要时间，全固态电池尚需在性能、成本和可靠性等方面达到市场预期。业内对固态电池技术发展路线上还是未有明确方向，可能需要等待一款更加合适的固态电解质材料出现，方能够推进整个产业的发展。
结语
全固态电池因其独特的优势在未来具有广阔的应用前景，但目前面临的材料、工艺、成本和可靠性等问题使其难以实现大规模商业化。随着技术的不断进步和研发投入的增加，这些问题有望逐步得到解决，使全固态电池真正成为下一代动力电池的主流选择。短时间内是无法看到固态电池在市面上量产，希望一些公司也不要把一个新概念玩烂，届时受到反噬效果。技术的发展是需要一个过程，理论上尚且难以解决的事情，实践起来的难度可想而知。长路漫漫，还需努力。