普通锂离电池的安全性 - 苹果新专利解析：全固态电池到底是何种技术？

　　优势之四：更安全

　　作为一种能量存储器件，实际上所有电池在热力学实质上都不可能是绝对安全的。但是电池实际应用中的决定其真正安全性的因素是多方面的，影响因素包括电池的电极材料特性、电解液的性质，以及电子产品中的电池管理系统等。

　　目前一般商用的锂离子的安全性是大家关心的重点，在这里用“不够理想”来评价现在电池的安全性，应该是一个比较合适的评价。

　　影响普通锂离电池的安全性的因素主要有哪些？

　　1）电极材料特性，比如在大电流下工作有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏；

　　2）电解液为有机液体，在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧；

　　3）电池质量参差不齐，尤其是小厂家的电池安全性能不达标；

　　4）电池管理系统不合格，造成电池的过充放，导致危险的发生。

　　

　　（用剪刀减掉电池一角后，仍然能够安全、正常工作的柔性全固态电池）

　　而如果采用了全固态电池技术，以上的1和2两点问题就可以直接得到解决，而且所得的电池的最高工作温度可以从现在的40度提升到更高，这样就可以使电池的适应工作温度区间更宽，应用范围也会更广。安全性，其实是全固态电池领域发展的最根本驱动力之一。

　　以上说了全固态电池的种种优点。实际上，这个世界上没有完美无缺的事物，对于一种技术的报道我们认为不应该只报喜，不报忧。因此在这里也必须介绍一下全固态电池的几个缺点。

　　固态电池的缺点

　　问题之一：快充不现实

　　缺点一就是固态电解质电导率总体偏低，低于它们的“前辈”--液态电解液。这就导致了目前全固态电池的倍率性能整体偏低，内阻较大，高倍率放电时压降较大，如果想指望该类技术能在近期解决电池快充的问题，基本上是不可能的。

　　当然了，固态电解质的电导率随着温度上升也会有明显的提高，所以这就导致了一个有趣的现象，就是全固态电池最好或者说必须在高一点的温度下工作，才能发挥良好的性能。因此目前市面上有些使用全固态电池的产品，实际上都不是在室温下工作的，最典型的例子就是法国已经在运行的3000余辆使用全固态电池的出租车（电芯能量密度可以达到260Wh/kg，优于现在商用的普通锂离子电池）。

　　问题之二：成本依然偏高，制备工艺复杂，技术不够成熟

　　目前的全固态锂电池的电解质主要有有机和无机两大体系，成本总体偏高，尤其是无机体系的电池很多采用CVD/PVD等复杂的工艺制备，生产（沉积薄膜）速度慢，成本昂贵，单体电池容量很小，往往只适合做小型电子器件用的电池。

　　因此现在的全固态电池如果要和普通锂离子电池在传统市场上竞争，并没有太大的优势。发挥全固态电池本身高安全性、高温稳定性、可能达到的柔性等其它多功能特性，与传统锂离子电池在差异化的市场中竞争，可能是全固态电池近期内比较有希望的市场突破方向。

　　

　　（典型的全固态电池，容量只有1.0mAh，只能给小型电子产品供电）

　　不仅如此，全固态电池现在的制备技术成熟度总体一般，能形成规模产能的企业非常有限，技术规模化扩产需要克服的困难还有很多，仍处于推广发展期。但是可以预期的是，随着研发和工业技术的不断发展，全固态电池中的科学和工艺上的问题会逐渐得到缓解，在未来几年，该类产品的市场会迎来蓬勃发展的机遇。

　　展望

　　目前全固态电池主要可以用于电子器件、电动汽车、RFID、植入式医疗设备、无线传感器等，主要应用于微电池领域。在汽车动力电池领域也有，但是受制于技术发展水平，应用要少一些。

　　现在已经有许多start-ups以及传统工业巨头公司投入到了全固态电池行业中。

　　以美国Seeo公司为例，该公司一直从事全固态电池的研发和生产，目前最先进的电池能量密度已经达到350Wh/kg，在今年9月，德国汽车工业巨头 BOSCH已经完成了对该公司的收购。不仅如此，Sakti3、Cymbet Corporation、Prologium、包括丰田公司等等，在全固态电池的研发生产方面也倾注了很多精力，苹果公司也在全固态电池方向做了专利布局，这说明这些大公司是普遍非常看好全固态电池技术的。

　　总体来说，全固态电池是电池科研与工业界公认的下一步电池发展的主流方向已经没有悬念，但是具体到固态电解质的电导率、电池倍率、电池制备效率、成本控制方面，全固态电池仍然有一段路要走。因此从近期来看，全固态电池在一些细分的电子器件产品领域首先取得突破，赢得消费者认可是比较可行的。而在远期，随着技术的发展，相信全固态电池必将能够发挥其能量密度高、安全性高等一系列优点，走入人们的生活，成为推动人类文明发展的重大力量。