固態電池解決了當前困擾鋰電池，尤其是動力電池產業的兩大根本痛點：安全問題和能量密度。
於是，這就給了固態電池一個機遇。其實固態電池也是鋰電池家族成員之一，只是一般鋰電池電解液是液態，而固態電池使用的電解液則是固態，因此命名與液態電池區隔出來。
固態電池看似只是換了一種電解液的形態就如此被重視，就是因為其在理論上解決了當前困擾鋰電池，尤其是動力電池產業的兩大根本痛點，即安全問題和能量密度。
固態電池改用固態電解質，因此可以避免漏液的問題，且因固態電解質具有較強的阻隔正負極效果，較不易生成鋰枝晶而造成短路，安全性自然較高。能量密度的部份，由於固態電池的安全性，故正負極可以選用能量密度更高的材料，例如負極採用鋰金屬或是正極採用NCMA混合物等，使其能量密度有機會超過鋰三元電池。
不過我們也可以想像到它的侷限，因為鋰離子就像游泳選手一樣，不斷在正、負極間來回游動，當鋰離子必須在固態介質內游動時，速度一定會比較慢，所以一般固態電池較不適合用來快速充放電，這就是它必須突破的挑戰。
三種固態電池技術路線
根據固態電解質材料的不同，目前產業界將固態電池分成聚合物、硫化物和氧化物三大技術路線，其中聚合物屬於有機高分子電解質，硫化物與氧化物屬於無機陶瓷電解質。
・技術路線一：聚合物
聚合物電解質主要由聚合物基體與鋰鹽構成，當你讓它處於高溫狀態時，鋰離子游得比較快，所以把配方和溫度調一調，就可以得到高能量密度，因此成為最先實現產業化的技術方向。但這種電池的最大缺點是它得保持在加熱狀態才能保有較佳的效能，現在碳中和的壓力這麼迫切，除非都用綠能加熱，否則這條技術路線離商業化仍有一定距離。
・技術路線二：硫化物
無機陶瓷電解質包含硫化物與氧化物，其中硫化物的活性較高，不需額外進行加熱，但缺點是電解質和正負電極之間的界面電阻較高，鋰離子游動的速度會比較慢，充放電速度較差。除此之外，硫化物還有兩大缺點，硫化物固態電池接觸空氣容易產生有毒性的硫化氫，如何維持安全穩定性及避免與空氣進行化學反應是一大要點；加上硫的高活性，生產設備及生產環境的特殊需求將造成高昂成本，這都對未來的量產帶來隱憂。
・技術路線三：氧化物
氧化物電解質最大的優點是安全，因此在三大技術路線中，它的安全性最高，但研發難度也最高。氧化物固態電池一旦破裂毀損後，不會產生硫化氫，但因活性不如硫化物，因此鋰離子游動的速度更慢，充放電速度相較於聚合物及硫化物較差。
看到這裡，你可能覺得這三條技術路線都看起來都還只在研發階段啊，怎麼可能挑戰液態鋰電池，先別急，下一篇，我們繼續來為你分析他們現在各自的發展狀況，以及在哪些應用場景已經有他們的足跡。
作者介紹｜李旭弘
一個理工門外漢，卻一路走在電動車浪潮的風口浪尖上。大跨度歷練消費電子、工業電腦、電動車、儲能等產業，見證臺灣車企自主品牌的由盛轉衰，最後投入電動車固態電池的市場開拓，冷靜剖析市場趨勢，熱情推動市場發展，現擔任輝能科技戰情室經理及綠學院綠色帶路人。
本文經授權轉載自綠學院（原標題：液態鋰電池競爭者出列！四局下半即將登場的電池選手）
責任編輯／邱劭霽
