所謂全固態(tài)鋰離子電池簡(jiǎn)單來說就是指電池結(jié)構(gòu)中所有組建都是以固態(tài)形式存在，而如今傳統(tǒng)的商業(yè)化的鋰離子電池則是液態(tài)鋰離子電池即電解液是液態(tài)溶液狀。具體來說就是把傳統(tǒng)鋰離子電池的液態(tài)電解液和隔膜替換為固態(tài)電解質(zhì)，一般是以鋰金屬為負(fù)極，也可是石墨類及其他復(fù)合材料

1.1比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

液態(tài)電解質(zhì)

優(yōu)點(diǎn)：a.工業(yè)化自動(dòng)化程度高;b.較好的界面接觸;c.充放電循環(huán)電極膨脹相對(duì)可控;d.單位面積的導(dǎo)電率高

缺點(diǎn)：a.易揮發(fā)易燃燒的電解質(zhì)導(dǎo)致其安全/熱穩(wěn)定性較差;b.依賴于形成SEI膜;c.鋰離子和電子可能同時(shí)傳導(dǎo)。

全固態(tài)電解質(zhì)

優(yōu)點(diǎn)：a.高安全/熱穩(wěn)定性(針刺和高溫穩(wěn)定性極好，可長(zhǎng)期正常工作在60-120℃條件下);b.可達(dá)5V以上的電化學(xué)窗口，可匹配高電壓材料;c.只傳導(dǎo)鋰離子不傳導(dǎo)電子;d.由于固態(tài)電解質(zhì)存在可以在電池內(nèi)串聯(lián)組成高電壓的單體電池;e.簡(jiǎn)化冷卻系統(tǒng)，提高能量密度;e.可使用在超薄柔性電池領(lǐng)域

缺點(diǎn)：a.充放電過程中界面應(yīng)力受影響;b.單位面積離子電導(dǎo)率較低，常溫下比功率差;c.成本極為昂貴(1mAh成本為25美金);d.工業(yè)化生產(chǎn)大容量電池有很大困難

全固態(tài)鋰離子電池將來有可能在3C小型電子設(shè)備上獲得實(shí)際應(yīng)用，大型動(dòng)力鋰電池或許并不是其適用領(lǐng)域。根據(jù)當(dāng)前國(guó)際上全固態(tài)鋰離子電池的研究和發(fā)展?fàn)顩r，并不認(rèn)為在未來5-10年之內(nèi)全固態(tài)鋰離子電池有大規(guī)模商業(yè)化的可能性。

這里要強(qiáng)調(diào)的是，關(guān)于上述鋰電安全性和能量密度問題的認(rèn)識(shí)和理解，要具備相當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)專業(yè)知識(shí)以及資深的鋰電生產(chǎn)實(shí)踐，由于篇幅的限制筆者這里不再贅述。

比較鋰離子動(dòng)力鋰電池和燃料動(dòng)力電池，我們可以看到，鋰離子動(dòng)力鋰電池能量密度進(jìn)一步提升的空間非常有限。假如從最基本電化學(xué)原理的角度思考，這個(gè)問題并不難理解，二次電池的能量密度新增并不遵循摩爾定律。

能量密度更高的新型化學(xué)電源體系目前還都處于基礎(chǔ)研究階段，產(chǎn)業(yè)化前景依然很不明朗。相對(duì)而言，PEMFC的能量密度問題并不是很突出，即便是通過最簡(jiǎn)單的新增儲(chǔ)氫罐數(shù)量來保證續(xù)航里程，可操作性也相比較較容易。

我們也可以從另外一個(gè)角度進(jìn)行思考，二次電池必須向全密封系統(tǒng)發(fā)展而力求做到免維護(hù)(對(duì)鋰電而言則是絕對(duì)必須)，而正是因?yàn)槎坞姵厥莻€(gè)密封系統(tǒng)，才決定了它的能量密度不可能很高。否則的話，一個(gè)密閉的高能體系在本質(zhì)上跟炸彈有何差別？

相比于傳統(tǒng)的鋰離子電池，固態(tài)鋰離子電池具有顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)高安全性能：傳統(tǒng)鋰離子電池采用有機(jī)液體電解液，在過度充電、內(nèi)部短路等異常的情況下，電池容易發(fā)熱，造成電解液氣脹、自燃甚至爆炸，存在嚴(yán)重的安全隱患。而很多無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)材料不可燃、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液?jiǎn)栴}，聚合物固體電解質(zhì)相比于含有可燃溶劑的液態(tài)電解液，電池安全性也大幅提高。

(2)高能量密度：固態(tài)鋰離子電池負(fù)極可采用金屬鋰，電池能量密度有望達(dá)到300～400Wh/kg甚至更高;其電化學(xué)穩(wěn)定窗口可達(dá)5V以上，可匹配高電壓電極材料，進(jìn)一步提升質(zhì)量能量密度;沒有液態(tài)電解質(zhì)和隔膜，減輕電池重量，壓縮電池內(nèi)部空間，提高體積能量密度;安全性提高，電池外殼及冷卻系統(tǒng)模塊得到簡(jiǎn)化，提高系統(tǒng)能量密度。

(3)循環(huán)壽命長(zhǎng)：有望防止液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中持續(xù)形成和生長(zhǎng)SEI膜的問題和鋰枝晶刺穿隔膜問題，大大提升金屬鋰離子電池的循環(huán)性和使用壽命。

(4)工作溫度范圍寬：固態(tài)鋰離子電池針刺和高溫穩(wěn)定性極好，如全部采用無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)，最高操作溫度有望達(dá)到300℃，從而防止正負(fù)極材料在高溫下與電解液反應(yīng)可能導(dǎo)致的熱失控。

(5)生產(chǎn)效率提高：無(wú)需封裝液體，支持串行疊加排列和雙極機(jī)構(gòu)，可減少電池組中無(wú)效空間，提高生產(chǎn)效率。

(6)具備柔性優(yōu)勢(shì)：全固態(tài)鋰離子電池可以制備成薄膜電池和柔性電池，相關(guān)于柔性液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池，封裝更為容易、安全，未來可應(yīng)用于智能穿戴和可植入式醫(yī)療設(shè)備等。