2019年10月9日，瑞典皇家科學院在斯德哥爾摩宣布，將2019年諾貝爾化學獎授予約翰·B·古迪納夫（John B. Goodenough）、M·斯坦利·威廷漢（M. Stanley Whittingham ）、吉野彰（Akira Yoshino），以表彰其在鋰離子電池的發展方面作出的貢獻。

獲獎原因為：“他們創造了一個可充電的世界”。

可實現穩定、高效充放電的鋰電池技術及其大規模商業化確實改變了我們的生活。從手機、電腦等3C產品到電動汽車，它們無處不在，但隨著需求的不斷發展，鋰電池技術似乎碰到了新的瓶頸。

鋰電池技術天空中“陰影”

新能源汽車是當前鋰電池應用最廣泛的領域之一，在其發展的大好形勢的下，卻始終有兩片陰影在游蕩。

一是電池能量密度問題，二是電池安全性問題。

在新能源汽車高歌猛進的當下，里程焦慮問題一直被廣泛討論。但當前電解質動力電池體系下，電池能量密度提升受到了諸多限制。

以常用的鋰離子電池為例來講，其主要依靠鋰離子作為電荷傳輸介質，在正極和負極之間來回來遷移進行運作。電池的構造主要為：正極，負極，隔膜，電解液。

電池構造

而為了保證正負極材料被電解液充分浸潤，電池在生產過程中需要很高的注液系數，也就意味著需要大量的電解液，電池的整體重量就會大大增加；同時電池包中的隔膜也是讓電池變重的一大因素，隔膜在保證鋰離子于正負極之間穿梭的同時，阻止電子在正負極間的移動，具有安全保護和支撐作用，但隔膜作為非活性組件，本身不參與提供能量，增加的重量反而會限制電池能量密度的提高；與此同時，因為電池中存在電解液，使用更高效的負極材料（例如金屬鋰）的可能非常有限，作為一種非?；顫姷慕饘?，鋰很容易與液態電解質發生副反應。

電池的安全性問題，也伴隨著液態電解質體系而生。

鋰電池中的電解液實際上就是一種使用有機溶劑體系的“鋰鹽溶液”?！坝袡C溶劑”通常意味著易燃、易爆，“液體”意味著它會干涸、揮發、泄露……

電池燃燒需要高溫、燃料、氧氣，三個條件。而電池短路會產生高溫，電解液中有機溶劑提供了天然的燃料，正極材料分解又會產生氧氣。雖然鋰離子電池通過采用耐高溫陶瓷隔膜，優化電池結構設計，優化BMS，改善冷卻系統等措施，可以在很大程度上提高安全性，但無法解決問題的根本。同時，鋰枝晶也會影響電池的安全性。鋰電池在充電過程中負極鋰離子還原時會有析鋰現象，形成的樹枝狀金屬鋰，而電解液無法有效限制鋰枝晶的生長，一旦刺穿隔膜，電池就會短路。

充滿想象力的固態電池

固態電池技術，顧名思義，是一種使用固體材料替代電解液的電池。

它被認為是引領下一次電池技術革命的方向之一。其最核心的特點是，用固態的“導鋰”材料取代了現有的液態有機溶劑，從而徹底改變整個電池的設計。無論是電池能量密度問題還是安全性問題，在固態電池技術體系下，都會迎刃而解。

鋰離子電池與固態電池對比

因為采用固態電解質，所以電池將不會再有大量的電解液、不再需要隔膜，電池自身重要將會大大降低。同時，在固態電池中，金屬鋰作為負極材料成為可能，將大幅提升電池的潛在能量密度。數據顯示，市場上的磷酸鐵鋰液態電池單體能量密度約為160-180Wh/Kg，三元鋰電池單體能量密度則在240-300Wh/Kg，而固態電池則可以達到450-500Wh/Kg。

安全性方面，固態電池也優勢突出。固態電解質不易燃、不泄露、不揮發，從根本上保證了電池的安全性。液態電解液在高溫(45 ℃以上)下會發生分解，而固態電解質可以在較寬的溫度范圍內保持穩定，因此全固態電池即使在高溫下也可以保持良好的工作狀態。同時，鋰枝晶在固態電解質中的生長空間會被極大限制。

總之，固態電池的技術路線，為電池發展描述了一個富有想象力的未來，當前，產學研各界都在積極探索固態電池技術、從電解質材料、正負極材料的設計、選擇到加工工藝的研發，相信不久的將來，固態電池大規模商用時代就會到來。