固態(tài)電池是未來(lái)手機電池的最佳選擇？

　　三星note7電池爆炸事件經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)酵和傳播，已經(jīng)由科技新聞發(fā)展為社會(huì )新聞，不僅牽動(dòng)著(zhù)整個(gè)電池行業(yè)的神經(jīng)，手機消費者也開(kāi)始擔心手機安全問(wèn)題。那么，假設三星電池改用全固態(tài)電池，結果是否會(huì )好一些?因為全固態(tài)電池有一個(gè)很突出的優(yōu)點(diǎn)，安全性比液態(tài)鋰電池要高許多，不易發(fā)生爆炸。

　　實(shí)際上已有手機廠(chǎng)商瞄上了固態(tài)電池的這一優(yōu)勢。自2012年來(lái)，蘋(píng)果公司就開(kāi)始積極布局全固態(tài)電池技術(shù)的專(zhuān)利，期待能把這種高能量密度、高安全性、有柔性潛力的新型電池用在iPad、MacBook等設備及以后將要開(kāi)發(fā)的柔性電子設備上。2015年11月份，美國專(zhuān)利商標局公布了蘋(píng)果公司一項與固態(tài)電池充電技術(shù)相關(guān)的新專(zhuān)利——便攜設備的固態(tài)電池充電技術(shù)。

　　全固態(tài)電池能夠成為電池科研與工業(yè)界公認的下一步電池發(fā)展的主流方向，與其獨特的性能有著(zhù)直接的關(guān)系。

　　高安全性：固態(tài)電池因其固態(tài)電解質(zhì)可以將空氣正極側和鋰金屬負極側分離，能夠完全防止大氣成分和鋰金屬的直接反應，而且電池的最高工作溫度可以從現在的40℃提升到更高，這樣就可以使電池的適應工作溫度區間更寬，應用范圍也會(huì )更廣。因此安全性是全固態(tài)電池領(lǐng)域發(fā)展的最根本驅動(dòng)力之一。

　　高能量密度：固態(tài)電池將傳統鋰離子電池的隔膜和電解液換成了固態(tài)的電解質(zhì)材料后，鋰離子電池的適用材料體系也發(fā)生改變，最為核心的一點(diǎn)是可以不必使用嵌鋰的石墨負極，而是直接使用金屬鋰來(lái)做負極，這樣可以明顯減輕負極材料的用量，使得電池的能量密度有明顯提高。而能量密度的提高則有利于把電池做得更加輕便，我國新能源汽車(chē)的發(fā)展方向之一就是輕量化，如果固態(tài)電池能夠實(shí)現商業(yè)化，將會(huì )對此有所貢獻。

　　柔性化前景：由于固態(tài)電池可輕薄化的體態(tài)優(yōu)勢，使其具有可進(jìn)一步優(yōu)化成柔性電池的潛質(zhì)。由固態(tài)電池發(fā)展成的柔性電池可以經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減，這種電池對于一些可穿戴電子設備是最佳的電源選擇。蘋(píng)果公司大力研發(fā)固態(tài)電池，也正是看中了其柔性化的前景。

　　然而一種產(chǎn)品的問(wèn)世，總需要經(jīng)過(guò)各種考驗，固態(tài)電池也不例外。全固態(tài)鋰電池中，電極與固體電解質(zhì)之間的固-固接觸相比固-液接觸具有更高的界面接觸電阻，同時(shí)，界面相容性和穩定性也顯著(zhù)影響全固態(tài)鋰電池的循環(huán)性能和倍率性能。此外，固態(tài)電池還面臨生產(chǎn)工藝待提高、成本待下降的發(fā)展瓶頸。

　　針對這些問(wèn)題，許多科研機構都做出了大量的研發(fā)工作。

　　由美國前密歇根大學(xué)工程學(xué)教授瑪麗·塞思特里創(chuàng )辦的Sakti3研發(fā)出了一種使用平板電視與太陽(yáng)能面板制造技術(shù)制成的固態(tài)鋰電池，這種電池因采用“薄膜沉積技術(shù)”，使其造價(jià)僅為目前鋰電池造價(jià)的五分之一，然而能量密度卻是鋰電池的兩倍。

　　青島儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院研發(fā)團隊開(kāi)發(fā)出一系列綜合性能優(yōu)異的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)，該新型全固態(tài)電解質(zhì)膜的電化學(xué)窗口可高達4.6V，電解質(zhì)熱穩定溫度至少能達到200℃，當這種電解質(zhì)用于全固態(tài)鋰離子電池時(shí)，經(jīng)過(guò)1000次的充放電長(cháng)循環(huán)，仍保持92%的容量。目前這種高能量密度、高性能全固態(tài)鋰電池已經(jīng)通過(guò)了11000米全海深模擬壓力倉循環(huán)壓力測試，將來(lái)有望成為“蛟龍號”等全海深深潛器的理想能量動(dòng)力。

　　瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員們，通過(guò)石榴石作為電解質(zhì)，使得固態(tài)電池電極和電解質(zhì)之間的接觸面積放大，從而實(shí)現了固態(tài)電池充電速度加快的效果，并且夠承受100℃的高溫。

　　美國SunCulture Solar則將固態(tài)電池技術(shù)應用到儲能領(lǐng)域中，其開(kāi)發(fā)的新型一體化太陽(yáng)能電池板，內置有固態(tài)低壓電池，并與逆變器無(wú)縫集成。這種完全一體化的產(chǎn)品設計，可將太陽(yáng)能安裝和儲能總成本降低50%以上。

　　由于世界各國對于固態(tài)電池的研發(fā)均處于起步階段，因此目前是對固態(tài)電池研究、開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的最佳時(shí)期，也是我國電池產(chǎn)業(yè)在國際上實(shí)現“領(lǐng)跑”的一大機遇。此外，對固態(tài)電池進(jìn)行研發(fā)技術(shù)與經(jīng)驗的積累，對今后鋰硫電池、鋰空電池的研發(fā)工作也至關(guān)重要。