锂离子电池跟固态电解质的关系，

检视锂电池在循环进程中产生的负反应，咱们可以将这些反应的影响归纳为三大电池退化现象并查询固态解质对退化现象的影响：

一、容量丢掉

在循环进程中，因正负极的体积胀大或缩短，SEI膜将产生裂异并持续增生，SEI膜的增生进程会消耗活性锂，导致电池全体容量下降及内阻进步。

此外，在充电时，正极处于高氧化情况，容易产生还原相变，骨架中的过渡金属如钴离子分出至电解液，并涣散到负极，催化SEI膜进一步生长，导致活性锂被消耗的现象产生，同时因正极结构被损坏，构成可逆容量丢掉。

负极方面，充电时负极的电位变低，Li+从正极涣散并嵌入至负极，当温度过低或充电电流过大，构成金属锂的嵌入速度下降，直接分出于负极表面，极化效应更剧，除构成活性锂的丢掉、内阻增加外，更会构成丧命的「锂枝晶」，长久下来将构成内短。

理论上全固态电池作用时离子自身不移动，故不行逆反应将减少，若选用与锂电化学安稳的固态电解质，SEI及电解液劣化等问题亦能减缓，能有用下降锂离子在充放电进程中消耗而构成容量阑珊的起伏，更能减少或按捺锂枝晶的产生，例如氧化物电解质中石榴石结构的锂镧锆氧（LLZO）便有绝佳的化学安稳度，而固体聚合物电解质仍是以锂盐及高分子基质组成，因而化学安稳性比起液态聚合物电解质距离不大。

关于容量阑珊的问题，进步能量密度是另一下降使用者不方便性的解法方，若当电池全体容量能大幅跃升，即便丢掉部分容量，相对较大的剩余容量仍可支撑设备的运作，而固体电解质的高安全性及安稳功用容许锂电池选用高活性、高能量密度的负极材料，锂金属的理论容量密度可以抵达3,830mAh/g、硅负极材料可达4200mAh/g，较锂碳层化合物高出十倍左右，让动力电池能量密度国标：2020年300Wh/kg、甚至2025年的400Wh/kg的达到提前现出曙光。

目前固态电池业界进行锂金属或全硅负极先导研究的首要有法国Bolloré、韩国SDI及台湾辉能，商场预估在2022年顾客能使用到此类高能量电池。

二、体积胀大

体积增加首要导因于在充电中的正极属高氧化态，晶格内的游离氧容易分出后与电解液产生氧化反应，产生二氧化碳及氧，在一次次的充放电循环中渐渐构成鼓胀，而在电压高于4.35V(三元系)以上或高温环境下加速电解液的分解，构成电芯不断胀大，轻则影响设备内的组件配备，重则导致电芯结构受损而起火爆破。

固体电解质则因前述的化学安稳性而不易与正极产生氧化作用，能减缓电解质分解、气化的速率，大幅下降体积胀大的程度，除此之外，固体电解质可以承受逾越5V以上的电压而不分解，使得内部串联技术不再是遥不行及。

事实上，单电芯电压的进步便能省去部分BMS及分流器，大幅进步模块能量密度与本钱，早已吸引日产轿车等企业投入研发逾越十年，却迟迟无法打败电解液在高压下分解的问题。

而固态电池阵营已实现了此技术，今年初辉能科技在美国CES上发表BiPolar+电池包技术，直接于封装材内堆栈极层，单一电芯已可抵达85.2伏、20度电以上，只需要四颗电芯就能驱动整车，因而省去许多连接线材，将电池包体积缩小了五成。

图一、辉能科技固态电池包

三、热失控

热失控是锂电池损害程度最高且难以预测的危险，当电芯受到外力损坏引起短路或内部产生短路、过充情况时，电芯内部的温度便随之上升，一旦升至130度，SEI膜便初步崩解，并构成有机电解液直接与高活性正负极触摸，因而许多产生分解放热反应，导致温度与内压提速上升、许多气体产生构成电池快速胀大，抵达临界温度后正极崩解，释放出更多热能及氧气，许多要素迭加后构成升温、分解、放热的连锁反应加剧，终至起火爆破。

若将原本在150度左右便初步产生许多易燃气体与热能的聚合物电解液与阻隔膜更换成在高温下气化较慢且不易燃的『固体电解质』，便能阻断热失控的连锁反应，避免起火爆破事故的产生，好像从釜底抽薪，不过，不同电解质系统的热安稳性有着不小距离，例如氧化物陶瓷电解质的燃点在千度以上，能完全阻断热失控反应；而固态聚合物电解质大约在280度就会初步崩解，热安稳性最差，目前没有见到固体聚合物电池在三百度以上仍坚持安稳的测验纪录。

图二：电芯内部热失控分解放热进程

从上述锂电池失控进程中可看出，大部分的副反应来自于有机电解液在化学及高温下的不安稳性，即便不时能见到极层的绝热保护涂层、阻燃添加剂的研发，仍是治标不治本，这也是近年来商场焦点逐步由三元系电池转移至固态电池研发的原因，使用固态电解质的安稳性创造高安全性、电池寿数更长、续航路程更加理想的新能源车，打破数十年来锂电池所面临的展开屏障，进步电动车对燃油车的替代性。

另外，电动车辆分标委安排于去年发布了安全性国标<电动轿车安全要求>的征求意见稿，其间对热处理、零部件阻燃的规划及测验办法都提出了主张或标准，在商场与方针的推进下，职业的安全标准与控管系统正日趋完备，期望新能源车可以提前抵达本质上的安稳与安全，为驾驭与乘客的生命财产供给保证，替换我国洁净能源的展开增加助力。