從上個世紀(jì)90年代，索尼發(fā)布了第一款商用的鋰離子電池，鋰離子電池體系并沒有明顯的變革，發(fā)展至今，其能量密度和功率密度都已經(jīng)接近工業(yè)的極限，但是仍難以滿足未來的儲能需求，單從新型電極材料的角度進行升級，也難以持續(xù)進行下去。若想突破目前鋰離子電池的儲能極限，勢必要對其結(jié)構(gòu)進行徹底變革，潛在解決方案包括開發(fā)鋰硫電池、鋰空氣電池等，然后這些體系電池目前都處于研究狀態(tài)，距離商業(yè)化還有較大的距離。與其他體系電池相比，固態(tài)鋰離子電池是最有可能在新型電池體系競爭中取得勝利，那么究竟什么是固態(tài)鋰離子電池？

所謂的固態(tài)鋰離子電池就是不管電極和電解液都是固態(tài)形式的。目前市面上普遍使用的鋰離子電池都是采用液態(tài)或者聚合物電解質(zhì)材料的。

其實，開發(fā)固態(tài)電池也是目前科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界不得已而為之的方案。目前，液態(tài)電解質(zhì)體系的鋰離子電池容量已經(jīng)達到了工業(yè)極限了，很難再通過工藝和材料的改進而大規(guī)模提升電池容量。

液態(tài)電解液相比較于固態(tài)電解質(zhì)具有離子傳導(dǎo)率高的特點，但是液態(tài)電解液易于泄露和具有的安全性隱患，不得不使得現(xiàn)有電池體系增加過多的保護層和防滲漏裝置進行安全防護，這部分非活性材料占據(jù)了鋰離子電池體系的大部分，極大的影響了鋰離子電池的整體容量和安全性。

液體電池相比，固體電池的原理一樣，但是其中電解質(zhì)為固體材料，因而具有以下幾個優(yōu)勢：

1、能量密度高。采用了全固態(tài)電解質(zhì)后，整體電極體系就可以針對性改進，比如可以使用容量密度更高的金屬鋰作為負極材料，能夠顯著減輕鋰離子電池的電極用量，提高整理容量密度。

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2、體積更小。傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池通過需要使用隔膜和外接保護裝置來防止正負極的短路和泄露，而這部分體積占據(jù)了電池40%的體積和25%的質(zhì)量，這樣電極厚度可以縮減幾倍，并且可以實現(xiàn)更好的柔性化。

3、更加安全。顯而易見，使用了固態(tài)電解質(zhì)就可以極大避免了電池常見的短路和泄露造成的安全風(fēng)險。

當(dāng)然，固態(tài)電池目前也面臨著一些開發(fā)的問題，其中最大的就是本身的電導(dǎo)率與液態(tài)電解質(zhì)還具有非常大的差距。此外，固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面穩(wěn)定性也是需要解決的問題之一。

可以說，與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比較，固態(tài)電池的最核心就是固態(tài)電解質(zhì)材料。

固態(tài)電解質(zhì)主要分類為兩種，無機電解質(zhì)和聚合物電解質(zhì)材料。評價固態(tài)電解質(zhì)的一些參數(shù)主要包括：高的離子導(dǎo)電性、低的離子面積比電阻、高的電子面積比電阻、高的離子選擇性、寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口、好的化學(xué)兼容性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的機械性能、簡單的制備過程、價格低廉、易整合和環(huán)境友好。

固態(tài)電池中主要的無機固態(tài)電解質(zhì)已經(jīng)報道的類型有鈣鈦礦型，NASICON型，石榴石型，硫化物型。典型的鈣鈦礦固態(tài)電解質(zhì)是Li3xLa2/3?xTiO3，具有優(yōu)異的鋰離子導(dǎo)電性，在室溫下達到10-3S/cm。

而目前，聚合物形式的電解質(zhì)的發(fā)展主要分為三個類別：干燥的固態(tài)聚合物電解質(zhì)，凝膠聚合物電解質(zhì)和復(fù)合聚合物電解質(zhì)。然而，凝膠聚合物屬于半固態(tài)電解質(zhì)形態(tài)，因此不在這里討論。在干燥的固體聚合物電解質(zhì)中，聚合物主體與鋰鹽作為固體溶劑(無溶劑)，但是干燥的固態(tài)聚合物離子導(dǎo)電性很差。復(fù)合聚合物電解質(zhì)是由陶瓷填料集成到有機聚合物主體上,通過降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度來幫助提高導(dǎo)電率。復(fù)合聚合物電解質(zhì)的聚合物主題通常是PEO、PAN、PMMA、PVC或者PVDF，其中，PEO的應(yīng)用最為廣泛。