固态电池：从“全固态”到“近乎固态”
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用固体电解质替代易燃电解液的全固态电池，有望在实现高能量密度的同时，提高电池的安全性。然而，尽管很多公司很早以前就开始布局全固态电池发展路线，但大多数公司都未能按时发布其全固态电池产品。这是因为关键的固体电解质及其界面问题尚未得到很好的解决。相比于锂离子电池，目前全固态电池在循环稳定性、倍率性能和能量密度方面的竞争力仍然较低。此外，制备固体电解质的高成本、电池循环所需的压力设备都对全固态电池的规模化生产造成障碍。
为了更好的发展固态电池，德国吉森大学霍翰宇博士和Jürgen Janek教授在National Science Review上发表题为“Solid-state batteries: from 'all-solid' to 'almost-solid'”的展望文章，为未来固态电池的发展指明方向。
固液混合电池是介于固态电池和锂离子电池之间的发展路线。例如，在聚合物电池中添加一定量的电解液，能够形成具有促进离子传输的凝胶电解质，目前已被广泛使用。在无机电解质电池中，电解液能够填充空隙，增加界面接触面积，从而降低电极内部曲率和阻抗。然而，这种“半”、“准”或“伪”固态电池的设计通常也被统称为“固态电池”，可能会造成一定的误解。据推测，基于凝胶聚合物电解质的固液混合电池，其含液量大概为10 wt%至15 wt%。然而，高安全性的目标只有在更小的含液量下才能实现（图 1c）。本文提出“近乎固态”的概念，对应含液量小于5 wt%的电池。并指出：即使是含液量为0%的全固态电池仍可能具有热失控的风险，所以固态电池的安全性仍然需要深入评估。
图1. 基于不同电解液含量的各种电池对比图
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来源: qq
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