“ 从液态走向固态，锂电池技术迎来技术升级。”

1、节能与新能源汽车技术路线图：根据工信部 2020 年制定的 《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》，单体电芯比能量要在 2020 年达到 300Wh/kg，力争达到 350Wh/kg，2025 年达到 400Wh/kg，2030 年达到 500Wh/kg。

2、更高能量密度的锂离子电池需要高镍搭配硅碳材 料，但其稳定运行的能量密度很难达到 400Wh/kg，较难满足 500Wh/kg 的能量密度目标。

图2节能与新能源汽车技术路线图

3、液态锂离子电池无法从根本上解决安全问题
①负极表面析锂：动力锂离子电池在低温、过充或大电流充电情况下，金属锂会直接在负极表面析出，导致锂枝晶
②正极材料结构破坏：正极充电至较高电压时，其处于高氧化态，晶格中的氧容易失去电子以游离氧的形式析出，游离氧会与电解液发生氧化反应，放出大量的热易发生燃烧、爆炸
③电解液高温高压分解：液态电解液所使用的锂盐为 LiPF6，其在高温高压下易发生分解，并会与微量的水以及有机溶剂之间进行热化学反应
④ 隔膜热收缩和破裂：当锂枝晶刺穿隔膜或温度较高时，隔膜发生收缩破裂，就会使电池正负极发生短路
⑤高温失效：外部高温或内部的短路、电化学与 化学放热反应等，电池内部会出现一系列不良反应，如 SEI膜分解、高活性的正/负极材料与电解液发生反应、锂盐自分解、正极释氧、电解液反应等，这些反应有可能导致电池热失控。

图3 液态锂电池热失控诱发机制

4、固态电池能够提升电池性能，改善电池本征安全

1）采用金属锂负极是提升电池能量密度的方案之一，金属锂的比容量为 3,860mAh/g， 电化学势为-3.04V (vs 标准氢电极)

2）固态电池采用无机陶瓷材料作为电解质，能够抑制锂枝晶生长、避免热收缩等问题，使锂金属负极在电池中的应用成为可能，大幅提升电池的能量密度。

图4 动力电池技术路线图

3）固态电池有望改善电池本征安全问题：相比较液态，固态锂电池使用不可燃、不挥发等优点电解质，降低了热失控的发生概率，具有较高的安全性。根据相关研究，氧化物、硫化物、聚合物固态电解质的热失控初始温度均远高于液态锂离子电池隔膜融化温度。

4）固态电池界面问题是未来应用关键：固态电池界面稳定性将严重影响电池的电化学性能和安全性，其界面挑战主要体现在正极/电解质界面、负极/电解质界面和电解质晶粒之间的稳定性。解决固态电池中的界面问题是关键，通过构建润湿性良好，电子电导率低和机械强度优异的界面层来改善界面问题。