终结续航焦虑，杜绝自燃风险，就靠它了？

电池成本＆体积减半、续航里程突破1200公里、10分钟充满80%…当看到这些信息时，你是不是以为宁德时代、比亚迪又双叒叕在动力电池研发上“放大招”了？不过，这次的主角并不是他们，而是在电动化进程上一直“默默无闻”的丰田。

最近，丰田对外发布了一条动态，宣称他们在固态电池的技术研发方面取得了突破性的进展，除了具备开头提到的各种能力外，丰田还计划在2028年实现固态电池的规模化量产，让丰田在电动化转型中实现“弯道超车”。（丰田能否实现弯道超车，大家可以点击链接，查看我们昨天的文章：《寄希望于固态电池，日系电动车能绝地反击吗？》）

除此之外，虽然丰田没有透露任何技术细节，但看得出来，丰田对于固态电池可谓是自信心爆棚。那么固态电池究竟有什么样的魔力呢？以下我们不妨简单展开，聊聊固态电池究竟是什么，以及我们是否能指望它来终结新能源汽车的“续航焦虑”。

什么是固态电池？

虽然名字叫得很独特，但固态电池在本质上还是锂离子电池，也就是说，我们依旧可以依据固态电池使用的正负极材料，把它归类到三元锂或者磷酸铁锂电池中。

而要说到固态电池最大的不同，就在于“固态”二字：众所周知，我们当前使用的三元锂和磷酸铁锂电池，都属于液态电池，因为它们的电解质都是液态的。

固态电池则不一样，它使用了固态电解质来取代原本的液态电解液，并且还一并取代了液态电池中用来隔绝正负极的隔膜，从结构上看，相当于“化繁去简”了。

另外，别以为固态电池是什么尖端技术，实际上它已经广泛存在于我们的日常生活中了，比如5号、7号电池就是固态电池，只是它们没法靠充电来循环使用罢了。

固态电池有什么优点？

和如今大家使用的液态电池相比，固态电池的优势是非常显著的，它的能量密度更高、安全性能更高、理论寿命更长、工作温度区间更宽。

能量密度更高

关于能量密度，和大家简单科普两个概念“质量能量密度”和“体积能量密度”。其中“质量能量密度”就是我们通常理解的那个“能量密度”，主要靠优化电芯材料来提升。

而“体积能量密度”则是看同等容积的电池包内搭载了多少电池模组/电芯，搭载的数量越多，体积能量密度就要高。

首先是质量能量密度。固态电池的理论峰值水平是500Wh/kg，并且还有向上突破的空间；而液态电池则是350Wh/kg，并且目前普遍都还在200Wh/kg左右徘徊。

体积能量密度方面，因为液态电解液需要占到电池内至少30%的空间，而固态电解质就不需要，这样就可以在保证续航里程不变的情况下，把电池包尺寸做得更小，因为体积能量密度更高了。

安全性能更好

其次是安全性能。我们经常会在网络上刷到诸如“XX电动车自燃”、“XX电动车碰撞后爆炸”等新闻，很多都是因为电池内部的隔膜被刺穿、导致电池短路引起的。

固态电池就没有这方面的烦恼了，因为它根本就不需要隔膜，只依靠固态电解质就能很好地把正极和负极隔离起来，理论上甚至能彻底根绝电池燃烧、爆炸风险。

理论寿命更长

然后是理论寿命。之前我们讲电池寿命的时候，提到的一点影响因素就是液态电解液，因为它的化学特性是比较活泼的，所以时间长了就会变质。

而固态电池就不会轻易变质，它的固态电解质的化学特性要比液态电解质稳定的多，所以它的理论循环寿命也就可以做到更长。

工作温度区间更宽

最后是工作温度。几乎所有新能源汽车的续航里程都会在低温环境下遭遇断崖式下跌，这是因为电解液的粘度会随着温度的降低而加大，导致锂离子流通的阻力加大。

而固态电池就不需要担心温度了，它的工作温度范围区间要远比液态电池宽广的多，除了更耐低温，对于高温也同样更“宽容”，由此甚至可以帮助车企为BMS减负。

固态电解质“强无敌”？

从以上四大优势可以看出，固态电池之所以能够全面超越液态电池，就是因为它使用了固态电解质。

由于化学特性更加稳定，固态电解质一口气就揽下了包括不易燃、不腐蚀、不挥发、不变质等众多“独门绝技”。

得益于这些，固态电解质还能够承受更高的电流和电压，这又更进一步提升了固态电池的能量密度上限，给高倍率充/放电提供了机会。

为什么固态电池还不上车？

既然固态电池这么强悍，为什么现在的车企还在主推液态电池，而不是抓紧转型固态电池？

车企自然不是傻子，这主要还是因为固态电池的大规模量产太难了，不仅很多材料、工艺、技术难点还有待解决，过高的成本也不是车企和消费者能承受得起的。而这些难点要如何解决，此次丰田也都未提及。

很多问题尚待解决

事实上，固态电池的各种优势目前还多停留在实验室阶段。要想实现大规模的量产，就必须要把各种理论上的材料、技术和工艺，转化为可以确凿施行的流程步骤。

比如固态电解质应该用什么材料？目前主流的有氧化物、硫化物等电解质。而在选择之后，又要如何平衡材料的能量密度和稳定性？如何降低这种材料的工艺难度？这不仅仅是选择谁的问题了，行业内甚至都没有形成对应的标准。

比如如何提升电机和电解质的贴合程度？就像装修时铺瓷砖一样，固体（电极）和固体（电解质）之间的贴合程度是比不了固体（电极）和液体（电解液）的，而贴合的面积越小，锂离子的流通阻力就越大，这就要求车企掌握更精确的制造工艺。

比如固态电池要使用怎样的封装工艺？举个例子，硫化物是目前公认潜力较大的电解质材料，但它很容易和空气中的水、氧气发生化学反应、释放大量剧毒气体，而目前锂离子电池在制造过程中都会和空气接触，这相当于要革现有整个电池生产线的命了。

如果这些问题都解决不了，那么我们之前所说的固态电池的各种优势就都无法成立。

成本太高

成本是固态电池能否规模化量产的关键，此前就有不少行业文章指出，固态电池的成本是当前液态电池的4倍，而液态电池的成本又在整车成本中占据着主体地位。

比如之前网络上曝光了一条极氪001电池备件的图片。在图片中，极氪001的100kWh液态三元锂电池的售后价格已经接近20万元，而搭载这块电池的极氪001的入门款售价，却“只有”30万元。

对于我们消费者来说，连液态电池都已经这么贵了，谁还能买得起固态电池呢？而对于车企来说，如果固态电池的成本降不下来，那么为了保证销量，自己的利润也要受到严重压缩，所以与其如此，还不如“慢慢来”，把重心继续放在液态电池上。

结论

固态电池虽好，但目前看显然还是一个填不满的大坑，所以与其指望丰田的固态电池“一步到位”，还不如遵循行业内“液态-半固态-固态”的渐进式发展路线。

而基于这条渐进式路线，国内很多车企与电池企业也已经给出了不少方向。比如蔚来就推出了一款质量能量密度高达360Wh/kg的自研150kWh半固态电池，满电续航里程超过1000公里。

而宁德时代则推出了一款“凝聚态”电池，它既不是液态也不是半固态，但单体质量能量密度却达到了500Wh/kg，并且兼顾更高的安全性能。

当然，包括蜂巢能源、LG新能源等在内的海内外企业，也都在同步进行着半固态和固态电池的研发工作，并且也都已经获得了一定的进展与成果。对于他们的未来，才更值得我们一起期待。

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