日本大力发展固态电池的原因分析

导读：新能源电池中三元锂电池和磷酸铁锂电池都是目前电池的主流方向，但为什么日本会背离市场之道而大力发展固态电池呢？

最近，就有外媒报道日本在固态电池方面发力，三元锂电池、磷酸铁锂电池我们听的多，为什么日本会选择固态电池作为发力的方向呢？

原理层面

如今多数纯电动汽车，采用的电池组是以锂电池为主，其中的结构是充满在电池内部的电解液。电解液是锂离子来回移动的通道，锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等量电子的嵌入和脱离。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入与脱离嵌入的循环。

而当电池在充电时，正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

固态电池的“固态”，指的是电池内部所使用的不再是电解液，而是采用固态电解质的同时还能减少电池内部的隔离层。

优势层面

之所以固态电池开始被重视，很大一部分的原因是由其内核所引起。一般来说，常见的锂电池是以石墨为原材料，石墨的理论比容量仅为372mAh/g，远远无法满足高比能锂离子电池的需求。固态的电解质则能以金属Li作为负极，其理论比容量可达3860mAh/g，是一种理想的高比能电池负极材料。理论比容量更高的时候，可以令电池的能量密度提升。

提高了能量密度之后，最大的好处便是实现相同电池容量单位体积的缩减。换句话说，就是电池包的容量不变，但整个的体积可以得到缩减。并且，少了传统锂电池当中的隔离层和电解液，不但减少40%的体积和25%的质量，还能将正负极之间的距离减少至几微米甚至十几个微米，为锂电池的轻薄化发展提供了技术的基础。

除此以外，安全性也因为电解质的变化而得到进步。研究表明液态电解质的锂离子电池在90℃左右就开始发生自放热反应，并在178℃左右引起了电池热失控，而采用固态电解质的Li/LFP电池自放热温度提高到了247℃以上，并且整个过程未发生热失控。

短板突破层面

但固态电池在现阶段的短板，让其仍未能大规模使用在新能源车之上。首先是成本问题，以如今的水平推算，小规模生产的成本大概在750-2500美元/每千瓦时，整个市场至少要达到1亿个/年的水平，每千瓦时的单价才会下降至75-240美元的区间。

其次是固态电池本身，由于正极制作材料以过渡金属氧化物颗粒，正负极之间以固界面的方式接触，其接触面积小使得界面阻抗大，从而影响电池的充电速度和循环寿命、倍率性能差等问题的出现。

而且固态电解质材料限制大，电池整体阻抗和倍率性能低。固体电解质是固态电池的核心，目前应用的固态电解质有三种体系：聚合物、氧化物、硫化物。这三种固态电解质材料共同的缺点是：低离子电导率。低离子电导率会阻碍锂离子在电池正负极之间的运动，导致锂离子传输速度和效率降低，在高倍率大电流下运动能力变差，电池能量密度和功率密度都将下降。

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总结：以上就是锂电池厂商格瑞普为大家带来的日本大力发展固态电池的原因分析。