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全固態才是真固態?一文看懂什么是固態電池!

全固態才是真固態?一文看懂什么是固態電池!

編輯:轉自:起點鋰電 發布時間:2025-08-22

提到固態電池,你或許早就聽過它的 “大名”—— 作為下一代儲能技術的熱門方向,它總被各種概念包圍:全固態才是真固態?必須完全不含液體?從液態到全固態是唯一的發展路徑?

起點鋰電重點推薦,今天這篇來自郭新教授團隊的文章,或許能幫你理清這些困惑。文中不僅有國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的權威定義,還有多位頂尖科研團隊的共識解讀,打破了 “絕對固態” 的僵化認知,清晰界定了固態電池的核心本質:電池技術的終極追求從來不是 “固態化” 本身,而是更高的能量密度、更穩的循環性能、更安全的使用體驗。

想真正讀懂固態電池?一起來讀正文~

國際純粹與應用化學聯合會 (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) 將聚合物固體電解質定義為"鹽在聚合物中形成的導電溶液" (“electrically conducting solution of a salt in a polymer”, IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 5th edition)。這一定義明確將依賴溶液相傳導機制的離子導電聚合物歸類為固體電解質,這不同于電池領域中某些人主張的"絕對固態,完全不含液體"僵化范式。

此外,根據TarasconArmand (Nature 2001, 414, 6861: "Solid-state batteries include polymer electrolytes (dry or gel) and ceramic electrolytes.(固態電池包括聚合物電解質(干態或凝膠態)和陶瓷電解質)")Manthiram團隊(Nature Reviews Materials 2017, 2, 16103: "Solid-state batteries may employ inorganic solids, dry polymers, or gel polymers.(固態電池可采用無機固體材料、干態聚合物或凝膠態聚合物作為電解質)")Archer團隊(Nature Reviews Materials 2020, 5, 229: "The introduction of plasticizer into polymer skeleton is a key event in the development of solid polymer electrolytes (SPEs).在固態聚合物電解質(SPE)的發展過程中,向聚合物骨架中引入增塑劑是一個關鍵突破")及其他研究者(Nature Sustain. 2025; Nature Nanotechnol. 2025; Chem. Rev. 2025; Nature Commun. 2025; Nature Energy 2024; Nature Sustain. 2024; Nature Commun. 2024; Adv. Mater. 2023; Angew. Chem., Int. Ed. 2023; Chem. Soc. Rev. 2011; Acc. Chem. Res. 2019)的共識,固態電池本質上應包含聚合物電解質(無論干態或凝膠態)。


基于此,我們提出更具工程實踐意義的固態電池定義:在工作條件下電解質相保持宏觀不流動,且在充放電循環中維持結構完整性的電化學體系。該定義兼容含有增塑劑的聚合物電解質體系——只要其能形成穩定的非流動連續相,這與工業界和學術界對固體電解質的主流認知一致。據此,判斷"固態性"的核心依據不應僵化地著眼于液相成分的有無,而應重點關注電解質體系在實際工作條件下的功能特性,特別是其界面穩定性(interfacial stability)和結構完整性(structural integrity)這兩大關鍵參數。

當前一些觀點認為電池的發展應遵循從液態到半固態(固液混合態)再到全固態的發展路線,但這種觀點存在邏輯上的誤區。電池技術的發展目標是實現高性能,而非單純追求固態化。液態、半固態和全固態都是實現高性能電池的手段,而非目的。因此,學術界、產業界和政府需要重新審視電池技術發展的方向,避免將手段誤認為目的。在推動電池技術發展過程中,亟需構建以性能為導向的務實的評價范式:將能量密度、循環穩定性、快充能力、安全性能和成本效益等核心性能指標作為首要考量,而非拘泥于"絕對固態"的形式主義標準。需要特別強調的是,全固態電池(All Solid-State Battery)僅僅是實現下一代儲能目標的可能技術方案之一,而非終極目標。因此,我們鄭重建議政策制定者秉持開放創新的理念,積極支持通過多路徑協同發展的電化學技術路線,共同推動儲能技術實現質的飛躍。

圖片

本文是對以下研究論文的概要性介紹,如需了解完整研究內容,請查閱原文Zhiyong Li, Sisi Peng, Lu Wei, Xin Guo, Why Will Polymers Win the Race for Solid-State Batteries? Advanced Science, 2025, e10481.

 https://doi.org/10.1002/advs.202510481

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