固態電池的歷史可以追溯到 1972 年，當時 Scrosati B 首次報道了固態鋰離子原電池。 隨後，在2024年，日本東芝公司宣布開發一種實用的Li Tis2薄膜全固態電池。 在過去的幾十年裡，固態電池在動力電池和儲能領域不斷取得突破，成為電池行業的創新點。 固態電池主要生產製備路線已基本成熟，“0-1”改造完成。 進入2024年，固態電池量產進度加快，正處於“1-10”量產前夕。
固態電池發展的重大事件近日，2024年1月6日，有報道稱，日本大型電池公司麥克賽爾開發出容量為200mAh的圓柱形全固態電池，是傳統陶瓷封裝（方形）容量的25倍。 新電池具有耐熱性高、壽命長、抗衝擊性好等特點，有望用作市電電源。 據說，麥克賽爾的全固態電池已被尼康的工業機械感測器採用，訂單正在增加。 1月3日，美國固態電池公司Quantumscape表示，其固態電池通過了德國大眾汽車公司的50萬公里耐久性測試。 測試資料還表明，配備 Quantumscape 電池的電動汽車的 WLTP 續航里程為 500-600 公里，在電池的整個生命週期內可以行駛超過 500,000 公里而不會出現任何續航里程下降的情況。 雖然全固態電池的發展正在從歐洲加速到日本，但鑑於技術難度和高成本，半固態電池可能成為未來一兩年電池技術創新和應用的重要發展方向。 半固態電池與全固態電池
半固態電池：與液態電池相比，半固態電池減少了電解液的用量，增加了聚合物+氧化物復合電解液，其中聚合物以框架網的形式填充，氧化物主要以隔膜塗層+正負極塗層的形式新增，此外，負極由石墨體系公升級為預鋰化矽基負極鋰金屬負極， 正極由高鎳公升級為高鎳高壓富鋰錳基等，隔膜仍保留並塗覆固體電解質塗層，鋰鹽由LIPF6公升級為LITFSI公升級，封裝方式主要為纏繞層壓+方形軟包，能量密度可達350Wh kg以上。全固態電池：與液態電池相比，全固態電池取消了原有的電解液，選擇高分子氧化物硫化物體系作為固態電解質，以薄膜的形式將正負極分開，從而取代了隔膜的作用，其中聚合物效能的上限較低，氧化物目前進展迅速， 而硫化物未來潛力最大，負極由石墨體系公升級為預鋰化矽基負極鋰金屬負極，正極由高鎳公升級為超高鎳鋰錳氧化物富鋰錳基等，封裝方式採用疊片+軟包的方法， 能量密度高達 500 wh kg。固態電池介面為固固接觸，離子電導率低，介面穩定性差，存在迴圈、快充等問題，制約了其商業化程序。 材料端離子電導率低：在固態電池中，電極與電解液之間的介面接觸由固液接觸變為固固接觸，由於固相沒有潤濕性，接觸面積小，導致介面電阻較高。 同時，固體電解質中存在大量的晶界，晶界電阻往往高於料體的晶界電阻，不利於鋰離子在正負極之間的傳輸，從而影響快充效能和迴圈壽命。 迴圈壽命差：固固接觸是一種剛性接觸，對電極材料的體積變化比較敏感，在迴圈過程中容易造成電極顆粒之間、電極顆粒與電解液之間的接觸變質，導致應力積累，導致電化學效能下降， 甚至出現裂紋，導致容量快速衰減，迴圈壽命差。
全固態電池介面接觸問題嚴重，工藝不成熟，生產成本高。 固態電解質流動性不足導致固固接觸面積小、阻抗增大、整體電導率低等問題，制約了固態電池的工業化應用。 固體電解質是實現高安全性、能量密度和迴圈壽命效能的關鍵。 根據電解液的種類，可分為氧化物、硫化物、聚合物三條路線。 該聚合物體系在歐洲率先商業化，具有易加工、生產工藝相容、介面相容性好、力學效能好等優點，但缺點是室溫下離子電導率低、電化學視窗稍窄、熱穩定性和能量密度提高有限，因此限制了其大規模應用。 該氧化物綜合性能最好，具有電化學視窗寬、熱穩定性好、機械強度高等優點，缺點是加工困難、介面相容性差、導電性一般。 整體來看，氧化物體系的製備難度適中，更多新玩家和國內企業選擇這條路線，有望與聚合物復合，率先在半固態電池中大規模載入; 硫化物具有最大的發展潛力，具有導電性高、強度和加工效能高、介面相容性好等優點，但缺點是與正極材料相容性差，對鋰金屬穩定性差，對氧和濕氣敏感，存在潛在的汙染問題，生產工藝要求高。 硫化物目前處於研發階段，但後續發展潛力最大，工藝突破後，未來可能成為主流路線。 
氧化物固體電解質氧化物固體電解質有兩種型別：結晶型和玻璃狀。 結晶電解質包括石榴石型、鈣鈦礦型、NASICON型電解質，而玻璃氧化物固態電解質主要是LiPon型電解質和薄膜電池中使用的反鈣鈦礦型Li3 2XMXHALO固態電解質。 與其他無機固體鋰離子導電化合物（如鹵化物和硫化物）相比，氧化物鋰離子導體通常對環境空氣和高溫更穩定，因此在製造和操作過程中可以輕鬆處理。 此外，氧化物固體電解質的優點是更容易獲得原料。 因此，氧化物固體電解質近年來發展迅速。 
氧化物電解質型別及相應效能硫化物固體電解質與O2相比，S2半徑大，極化性強，用硫取代氧化物結晶電解質中的氧可以增加晶胞體積，擴大鋰離子傳輸通道的尺寸。 另一方面，骨架對鋰離子的吸引力和結合力減弱，移動載流子的鋰離子濃度增加。 因此，硫化物固體電解質比氧化物固體電解質表現出更高的離子電導率。 硫化物固體電解質主要包括玻璃和微晶玻璃電解質和結晶電解質。 硫化物固體電解質存在製備條件複雜、充放電穩定性低、環境穩定性差、與電極介面接觸不良等缺陷，因此雖然離子電導率較高，但在實際應用中仍存在一些困難。 為了解決這些問題，可以通過引入適當的新增劑來開發一種具有高離子電導率和對空氣高穩定性的新型固體硫化物固體電解質體系。 同時，為了優化電極與固體硫化物電解質之間的介面相互作用，可以通過擴大接觸面積、尋找更多匹配的電極材料、改性電極表面來降低電阻。 
硫化物電解質的型別及其相應性質聚合物固體電解質聚合物固體電解質（SPEs）由聚合物基體和鋰鹽組成，具有優異的機械加工性和粘彈性等特點。 聚合物固態電解質雖然具有良好的柔韌性，易於構建固固介面，但其室溫離子電導率低，導致電池的倍率效能和功率密度較低。 常用的鋰鹽包括LiPTF6、LiTFSI、LiLLo4、LiASF4和LiBF4，而SPE基質包括聚環氧乙烷（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚環氧丙烷（PPO）、聚偏二氯乙烯（PVDC）等單離子聚合物固體電解質等體系。 由於聚合物具有良好的柔韌性和可加工性，聚合物固態電解質特別適用於為可穿戴裝置供電的固態電池系統。 但是，由於鋰鹽對濕度敏感，合成過程需要在乾燥條件下進行，這增加了生產成本。 此外，聚合物有限的熱穩定性對電池工作溫度範圍仍有嚴格的要求。 當使用鋰金屬作為電池的陽極時，由於某些聚合物固態電解質的機械強度有限，通常很難防止鋰枝晶的生長。 這些問題限制了聚合物固體電解質的廣泛應用。 
聚合物電解質、主流材料及相應效能我國半固態電池率先實現產業化國內企業主要布局可量產的半固態電池路線。 贛鋒鋰電第一代半固態電池能量密度為260Wh kg，第二代固態電池採用鋰金屬負極，能量密度為400Wh kg，安全性符合車規要求。 國軒高科360Wh公斤高比能量半固態電池通過新國標安全測試，進入產業化階段。 億緯鋰能於12月22日發布50ah軟包半固態電池，能量密度為330Wh kg，迴圈壽命超過1000次。 2024年4月，寧德時代推出凝聚態電池，兼具高比能量+高安全性，能量密度高達500Wh kg，打破了當前系統的能量密度上限，滿足航空質量安全要求。 2024年12月，蔚來汽車進行了一款150度半固態電池上路，此次測試的150度電池包是國內乘用車量產能力最大的一次，採用蔚來與蔚藍新能源聯合研發的半固態軟態軟包電芯，單體能量密度為360Wh kg，整包能量密度為260Wh kg， 遠高於傳統的磷酸鐵鋰和三元電池。2024年12月，長安汽車與贛鋒鋰業簽署諒解備忘錄（MOU），加快推進（半）固態電池合資專案和製造產業化專案，在下一代汽車動力電池（半）固態電池研發基礎上開展合作。 目前，已有多家電池廠和主機廠發布了半固態相關專案規劃和量產進度。 其中，廣汽埃安、東風日產、寶馬、大眾、福特等汽車廠也紛紛宣布推出半固態或全固態電池車型，且大多計畫在2024年至2024年量產相關車型。 **鋰電池前沿。