一、半固态电池

　　为啥提起电动车总是给人一种不安全感？主要还是因为动不动就起火，其实现在很多专家都站出来说电动车起火概率比燃油车小得多，这种表达其实不够严谨。

　　因为电动车起火烈度和火焰蔓延速度那可比燃油车厉害多了。所以大家都特别关心安全问题。在安全方面，我们都有一个担心——无论三元锂还是磷酸铁，目前都是液体电解质电池，一旦燃烧都很剧烈。那么问题来了，固态电池能解决不烧了这个问题吗？

　　锂电池发展趋势示意图从传统锂离子电池到采用固态电解质的全固态锂米乐 登录入口离子电池，再到全固态锂金属电池、全固态锂电池的先进电池-基于锂金属负极的硫电池和全固态锂空气电池。

　　目前确定的信息是——很多聚合物电解质仍然有可燃特性，并不绝对安全。但固态电池也有不同种类，我们应该有一个终局意识，就是锂离子的尽头一定是固态电池，在这个过程中，有种叫做半固态电池的东西，可以稍微缓解一下液态电池对安全的焦虑。

　　对于固态电池来说，固态电解质不要隔膜和电解液。相当于传统锂离子电池的近 40% 的体积和 25% 的质量能够被优化掉，说白了就是减重，这一点对电动车很有意义。另一方面，不存在泄漏、腐蚀等问题，都固态了，肯定不会漏，当然体积变化浮动值是有的。还有就是可以简化电池壳体和冷却系统模块，进一步轻量化。此外，新型正负极材料可以使电化学窗口达到5V以上，可以从根本上提高能量密度，600Wh/Kg应该比较轻松。减重一半的情况下，续航里程仍能够保持600-700km。这篇论文列了一下优缺点的对比，和目前的液态相比。【论文题目为：Lithium-Ion vs Solid-State Batteries : Breakthroughs and Challenges，大家酌情考察】

　　所谓半固态电池有很多，目前业内看好的是一种叫做凝胶电解质的产品，这东西不是把液态电池勾个芡，而是将适量液态组分添加到聚合物电解质中，这种液态组分能作为填充介质分散在高分子空间网络中，虽然含有液体成分，但是并没有流动性，所以被称为凝胶电解质。流动性降低，燃烧失控时的剧烈程度会降低，比如我们经常看到发生起火时，车身围绕的这个火舌，其实就是液态电解质被喷射出来燃烧的样子，而凝胶质电解质就不会有这种情况。关注最近企业——天津力神

　　但是，大部分聚合物电解质凝胶种的固态电解质能够在50-55℃分解，其产气析气情况不比液态电池轻。而号称绝对安全的无机陶瓷电解质，她的结构从目前的研究来看，电池能量密度依然很低，因此需要匹配锂金属负极，比如腈类聚合物基团。这样才能和锂离子电池正极材料中溶出的过渡金属相配位，减少其与锂金属负极的副反应，提高电池的循环性能，但此时又会导致更多问题。据说天津力神有解决方案，那么我们静待更细致的信息披露。

　　我认为，目前几乎所有的电池都缺乏稳定的监测体系，比如方形电芯的六个面，其实冬季和夏季温度是不一样的，有时候夏季是上冷下热，冬季则相反。在化学领域有个叫做阿伦尼乌斯公式的东西在电池领域同样适用，简单来说就是电池能量密度越高、活化能越高，温度升高时反应速率增加得越快，反应速率对温度也越敏感。那么半固态电池虽然降低了电解液的活化，但和液态电池相比带来了新的问题，就是电极面临着对应变力检测的需求。

　　现在对于电池内部压力传感还没有很好的量化工具，同时半固态电池阻抗也要大于液态，导致电池发热量很大。发热和形变造成电池的胶接及密闭处结构恶化，引发胶黏剂、高分子材料的老化，进而导致性能恶化。这都是潜在的隐患。

　　目前科学家想到的是尽可能多用监控手段来细致化地抓出失控的电池单体，比如用布拉格光栅进行测量，这种测量动力电池应变信号理论上能更早检测到热失控的发生。近期中国一些技术团队将布拉格光栅传感器植入到阳极活性材料中进行高密度监测，来做到电池的提前预警，不得不说这是今后固态电池的一个重点发展方向，安全冗余永远是好的设计路线，但因为成本的原因，短期来看依旧难以量产。

　　我认为，目前的电池仍然需要大量革命性技术的加入，需要更细致、更稳定监控电池的状态、做好更多的安全冗余，而不是一味宣传电池多么快速地能充满电。 目前电动车用户所有人都应该有共识，就是电池与汽油50倍的能量密度差距不是固态电池可以逾越的，电量里程、电池寿命和更换成本在今后可以缓慢下探，用小白鼠的钱去打磨工程技巧，逐渐缩小二者的能量密度差距，并在储能和用车环节通过输电网优化城市空气质量，做到污染排放的集中化，这或许才是电动车真正的使命。关注我，咱们下期见！