不要迷信全固态电池了！半固态电池才是电动汽车的最优解？

考虑购买电动汽车的消费者最苦恼的部分大致有两个。会不会因为行驶距离和充电问题而不方便，以及是否有火灾危险。

(资料图片仅供参考)

其实这些原因，都是由于锂离子电池的局限性导致的。锂离子电池轻便，体积比能量密度高，即使持续充放电也能稳定发挥性能。批量生产也很容易。因此对电池产业产生了很大的影响，甚至带动了电动汽车的大众化。

讽刺的是，现在电动汽车产业的锂离子电池拖了后腿。首先，锂、锰、钴等物质价格过高。因此，特斯拉、通用、福特等全球汽车企业与矿业企业携手，积极确保原材料的持续供应。

第二个问题是火灾问题。电池起火的原因各不相同。但无非是分离膜受损，负极材料和正极材料相互接触，发生连锁化学反应。虽然设计上或冷却装置的问题也会引发火灾，但锂离子电池本身也会着火。因为锂会生成尖锐的形状，最终会损坏隔膜。这种现象叫做Dendrite。

第三个问题是能量密度。目前的锂离子电池比其他方式的电池能量密度高。电动汽车使用的锂离子电池的能量密度为每公斤250Wh。考虑到中国电动汽车普遍使用的磷酸铁锂（LFP）电池的能量密度平均为150Wh/kg，密度高达66%以上。

问题是，用作汽车电池需要比这更高水平的能量密度。目前，单次充电行驶里程长的车型可行驶约500~600公里。但考虑到快速充电只能充电80%，冬季行驶距离减少30%~40%，体感行驶距离大幅减少。也就是说，只有具备900-1000公里的行驶距离，冬季充电80%也能轻松行驶，用户才会从心里觉得 是没有里程焦虑的。

为了增加行驶距离，需要更大程度地提高电池的能量密度。很多科研机构正在研究高达400Wh/kg的锂离子电池。但是，在电池安全的前提下，再加上稳定批量生产的条件，实际情况是不能超过300Wh/kg。特斯拉开发并震惊全球的4680电池的能量密度也只是达到了296Wh/kg。

但是有办法解决所有的问题。全是用固体电池。全固态电池是使用固体电解质代替液体电解质的电池。由于没有电解质，无需添加电池稳定器等，可以减轻重量和体积。在此基础上，可以实现电池高容量化、小型化、形态多元化等。

另外，即使固体电解质受损，也能维持形态，即使电池因外部冲击而漏液等损坏，也能确保安全性。

而且可以大大提高能量密度。可以提高到约450~500 Wh/km的水平，甚至可以大幅提高电动汽车的行驶距离。

虽然各个品牌都在研发全固态电池，其技术也达到了完成阶段。但制造既能保持安全性又能批量生产的汽车专用全固态电池是另一个层面的问题。戴森在4年多的时间里试图推出全固态电池电动汽车，但最终放弃了。目前，丰田被认为是推出全固态电池汽车的有力企业，但没有具体的公开日程。另外，宁德时代，三星SDI都被认为是全固态电池的领头羊。

全固态电池大致分为3个系列。硫化物系、氧化物系、高分子系等。硫化物系的优点是高离子导电、适合量产等，但缺点是技术壁垒高、单价昂贵等。氧化物系在稳定性方面具有优势，但由于延性不足，电解质和电极之间很难接触。高分子系具有适用现有量产工艺的优点，商用化的可能性也很高，但离子电导率低也是其缺点。

为了解决这些问题，备受关注的电池形式就是半固态电池（semi solid-state battery）。中国CATL（宁德时代）还称电解质为冷凝电池（Condensed Battery）。

这个概念不难理解。如果普通锂离子电池的电解质是液体，全固态电池的电解质是固体，那么半固态电池则呈现电解质为中间形态的凝胶形态。电解质有很多种。使用凝胶或粘土，也可以使用树脂电解质。

半固态电池兼具普通电解液电池和全固态电池的优点。首先，可以将能量密度与目前的电解液电池相比大幅提高。不仅可以一举超越普通锂离子电池无法超越的300Wh/kg的能量密度，还可以超越全固态电池水平。CATL开发的超高密度电池每公斤能量密度达500Wh，达到全固态水平。

充放电耐久性能也很好。日本电池创新中心（Battery Innovation Hub）开发的半固态电池是锂离子电池寿命的2倍。日本Easy企业使用陶瓷电极开发了智能设备用半固态电池EnerCera。可以再充电9000次，是普通锂电池的三倍。

全固态电池所具有的安全性能也可以从半固态电池中得到期待。如果全固态电池在保持电解质本身形态的同时具有安全性，那么半固态电池中围绕活性物质的凝胶状电解质可以防止电池爆炸。

还可以节省制造费用。因为用凝胶或粘土代替液体，不需要干燥和凝固电极的工序。根据美国24M科技公司（24M Technologies）的数据，半固态电池可以将制造成本降低高达40%。从制造到废弃，碳足迹和采购成本实际上可以减少一半。

可以批量生产是目前全固态电池的难题之一。在该领域积极的企业是中国电池企业和汽车制造商。

东风汽车2022年1月对搭载中国赣锋锂业半固态电池的50辆E70进行了试运营。在此基础上，2022年12月15日东风汽车的电动汽车品牌岚图推出了搭载82千瓦时容量半固态电池的追光，1月13日开始量产。成为了世界首款量产型半固态电池轿车。

国内知名的蔚来品牌电动汽车ET7也将搭载半固态电池，于上半年在中国市场上市。蔚来开发的半固态电池，能量密度为360Wh/kg。充电10分钟，可以行驶400公里，效率也兼具。

国轩高科开发的半固态电池密度为360Wh/kg。搭载该电池的新车是高合汽车的HiPhiX，该车一次充电可行驶1000公里，从静止状态到时速100公里，仅需3.9秒即可加速。

如此多样的中国电池企业与汽车公司携手，陆续推出半固态电池汽车。中国Everlight证券预计2024-2025年将成为半固态电池商业化的转折点。

也有人表示担忧。也就是说，半固态电池从名字上看就像全固态电池，但实际上与普通电池没有太大区别。因为仍然需要电解液和隔膜，没有本质的电池创新。

也有声音认为，低温充放电性能也需要充分验证。因为电动汽车即使只在一个电池单元着火，也会发生整个汽车的电池崩溃的现象。