新能源迎来固态电池，电池短板将不复存在？

固态电池以其高能量密度、小体积和良好的安全性，被认为是新能源领域的一次革命。其电解质的优化设计减少了材料使用，拓宽了电化学窗口，使得电池能够兼容更多高电压正极材料。这种设计不仅提高了电池的能量密度，还减轻了车身重量，对于消费电子产品和动力电池来说，紧凑的体积同样至关重要。固态电池的另一个显著优势是其安全性，由于使用了固体电解质，可以有效地防止锂金属化过程中的安全隐患。然而，固态电池在快充方面存在挑战，因为固-固界面的传质过程比固-液界面更为复杂，涉及到界面的润湿、结合和热膨胀匹配等材料学问题。这些挑战需要从科学到工程应用的全面解决，以实现固态电池在汽车等领域的广泛应用。固态电池的高能量密度和紧凑设计使其在新能源领域备受瞩目，但快充难题和材料学挑战仍需克服。

先说说固态电池的优势，能量密度高。能量密度的提升原因首先在于使用的电解质更少、更薄；然后固态电解质大多数拥有较宽的电化学窗口，因此其可以兼容更多高电压正极材料；不仅如此，全固态电池良好的安全性、高电压化还可以让电池管理系统BMS更为简化，因此最后装车的电池系统能量密度可以提高。更高的能量密度，电池也能更轻，降低车身重量。另外就是体积小，小体积/高的体积能量密度的电池对于消费电子品的重要性无需多言，而对于动力电池来说，相对紧凑的体积仍然是非常重要的。在传统锂离子电池中，隔膜和电解液加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量，而使用全固态体系，有望将这一部分的占比降低。不仅如此，目前业内几乎公认：负极如果想要锂金属化，使用具有良好力学和化学稳定特性的固体电解质将是有效可行的方案，这可以使电池能量密度与体积密度都得到明显提升。除此之外，其安全性也要更好，但是固态电池有一个问题，就是很难实现快充，另外，对于传统锂电池来说，电解液与电极材料之间的界面会发生复杂的电化学反应，而在此处是固-液界面，传质等过程总体来说比较顺畅。然而到了全固态电池，这个问题就变的比较麻烦了。全固态电池在此处的界面是固-固状态，这里就涉及到了几个核心的材料学问题：界面的润湿、结合、热膨胀匹配，而且这些不只是单纯的科学层面上的挑战——如果固态电池最后要用到汽车上，必须要解决从实验室到工程应用中的一系列问题。

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