據(jù)報道，豐田汽車將在今年推出一款顛覆性的固態(tài)電池。
最大的亮點是，該電池可提供500公里續(xù)航，充電時長極短。據(jù)官方介紹，配備固態(tài)電池的電動汽車充電大約需要10分鐘，從而將充電時間縮短了三分之二。并且具有非常好的的安全性，充電速度上接近于傳統(tǒng)燃油車加油。
同時豐田搭載固態(tài)電池的原型車，雖然在2022年已經(jīng)推出，但其量產(chǎn)時間要在2025年左右。
那么對比現(xiàn)有的新能源車鋰電池品種，固態(tài)鋰電池有哪些特點？
目前最常見的新能源車動力電池品種有，三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池，還有最近投產(chǎn)的鈉離子電池，以下逐個分析一下，這幾種動力電池的優(yōu)缺點：
一、三元鋰電池
三元鋰電池是一種基于鋰離子電池技術(shù)的高性能蓄電池，具有高能量密度、良好的循環(huán)壽命和安全性等優(yōu)點。目前，它被廣泛應用于電動汽車、儲能電池和移動電子設(shè)備領(lǐng)域。下面是三元鋰電池的優(yōu)點和缺點：
優(yōu)點：
1. 高能量密度：三元鋰電池具有高能量密度，能夠在相同體積和重量下提供更多的能量；
2. 長循環(huán)壽命：三元鋰電池的壽命較長，通常可以循環(huán)充放電數(shù)百到數(shù)千次；
缺點：
1. 價格較高：由于生產(chǎn)成本高，三元鋰電池的價格相對較高，比其他常見的鋰離子電池更昂貴；
2. 必須充電保護：三元鋰電池必須進行充電保護，以防止超過標準充電電壓和電流。
3. 安全性較差：三元鋰電池采用高純度材料，具有較好的穩(wěn)定性和安全性，但在高溫和外力物理破壞的情況下，容易發(fā)生劇烈的爆燃產(chǎn)生危險。
4.低溫性能變差：在零度以下的環(huán)境能量密度會下降。
二、鐵鋰電池
鐵鋰電池是目前市場上較為普及的一種蓄電池，廣泛應用于電動汽車、儲能電池、 UPS備用電源等領(lǐng)域。它具有循環(huán)壽命長、充電快、低自放電、安全性高等特點，但同時也存在一些缺點。
優(yōu)點：
1. 循環(huán)壽命長：鐵鋰電池的循環(huán)壽命可達兩萬次以上，在使用壽命上具有明顯的優(yōu)勢；
2. 充電速度快：鐵鋰電池的充電速度快，可以快速充電，節(jié)省時間；
3. 低自放電：鐵鋰電池在不使用的情況下自放電率低，不需要頻繁充電；
4. 安全性高：鐵鋰電池具有較好的安全性，雖然在溫度失控的情況下也有機會產(chǎn)生高溫，但對比三元鋰電池不會發(fā)生過于激烈的爆燃現(xiàn)象，相對比較安全。
缺點：
1. 重量大：鐵鋰電池的重量相對較重，相同的容量下體積更大；
2. 維護保養(yǎng)費用高：鐵鋰電池需要特殊的維護和保養(yǎng)，如定期校準、平衡充電等。
三、鈉離子電池
鈉離子電池是一種新興的電池類型，與鋰離子電池使用的鋰離子不同，鈉離子電池使用鈉離子，從而實現(xiàn)儲能。主要因為雖然地球上的鋰資源雖然比較豐富，但目前新能源車急劇發(fā)展消耗大量的金屬鋰，依然造成鋰礦資源快速消耗，產(chǎn)能緊張，價格上漲，因此必須找到一種更容易獲得的替代品。鈉和鋰有近似的物理和化學特性，是一種可替代鋰的元素，鈉的儲量極為豐富，并且鈉電池的報廢處理對環(huán)境的影響非常小。當前，鈉離子電池主要用于儲能電池和電動汽車領(lǐng)域。以下是鈉離子電池的優(yōu)點和缺點：
優(yōu)點：
1. 儲能能力強：鈉離子電池比其他類型的電池存儲能力更強，能夠更多地儲存太陽能和風能；
2. 價格低廉：相對于其他類型的電池，鈉離子電池的價格更低，因為鈉材料相對便宜；
3. 環(huán)境友好：鈉離子電池不含鉛、鎳等有害物質(zhì)，可以更好地保護環(huán)境；
4. 充電/放電速度快：鈉離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)比較快速的充電/放電過程。
缺點：
1. 能量密度較低：相對于其他類型的電池，鈉離子電池的能量密度較低，儲能效率有待提高；
2. 壽命較短：鈉離子電池的壽命相對較短，需要更頻繁地更換電池。
盡管有以上缺點，但鈉離子電池量產(chǎn)后應該能替代大部分鉛酸電池，以及要求環(huán)保和廉價的電動車輛的應用場景。
四、固態(tài)電池
固態(tài)電池是一種正在快速發(fā)展并已經(jīng)推出的新型電池技術(shù)，目前在電動汽車、儲能電池和可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)，具有穩(wěn)定、安全、環(huán)保等優(yōu)點。缺點包括生產(chǎn)成本高、目前還處于開發(fā)階段等。
固態(tài)電池是一種電池科技。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。
由于科學界認為鋰離子電池已經(jīng)到達極限，固態(tài)電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。固態(tài)鋰電池技術(shù)采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質(zhì)，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。
在固態(tài)離子學中，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。固態(tài)電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于固態(tài)電池的功率重量比較高，所以它是電動汽車很理想的電池 。
優(yōu)點：
一、輕——能量密度高。使用了全固態(tài)電解質(zhì)后，鋰離子電池的適用材料體系也會發(fā)生改變，其中核心的一點就是可以不必使用嵌鋰的石墨負極，而是直接使用金屬鋰來做負極，這樣可以明顯減輕負極材料的用量，使得整個電池的能量密度有明顯提高。
二、薄——體積小。傳統(tǒng)鋰離子電池中，需要使用隔膜和電解液，它們加起來占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量。而如果把它們用固態(tài)電解質(zhì)取代（主要有有機和無機陶瓷材料兩個體系），正負極之間的距離（傳統(tǒng)上由隔膜電解液填充，現(xiàn)在由固態(tài)電解質(zhì)填充）可以縮短到甚至只有幾到十幾個微米，這樣電池的厚度就能大大地降低——因此全固態(tài)電池技術(shù)是電池小型化，薄膜化的必經(jīng)之路。
三、柔性化的前景。即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米級以下后經(jīng)常是可以彎曲的，材料會變得有柔性。相應的，全固態(tài)電池在輕薄化后柔性程度也會有明顯的提高，通過使用適當?shù)姆庋b材料（不能是剛性的外殼），制成的電池可以經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減。
四、更安全。傳統(tǒng)鋰電池可能發(fā)生以下危險：(1) 在大電流下工作有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導致短路破壞 (2)電解液為有機液體，在高溫下發(fā)生副反應、氧化分解、產(chǎn)生氣體、發(fā)生燃燒的傾向都會加劇。采用全固態(tài)電池技術(shù)，以上兩點問題就可以直接得到解決
固態(tài)電池或許不是最好的儲能電池，但可能是未來電池技術(shù)的發(fā)展方向之一。包括燃料電池、超級電容器、鋁空氣電池、鎂電池在理念上都有較大的發(fā)展空間，而最終，要看哪種路線發(fā)展更快、更接地氣。所謂接地氣，就是在商業(yè)化的規(guī)模和成本方面都能達到完美的平衡點。首先，使用的材料必須不能是高成本且稀有的。其次，要在各個行業(yè)和領(lǐng)域都有實現(xiàn)大規(guī)模應用的可能。
或許，現(xiàn)在最具考驗的地方在于價格。液態(tài)鋰電池的成本大約在200~300美元/千瓦時，如果使用現(xiàn)有技術(shù)制造足以為智能手機供電的固態(tài)電池，其成本會達到1.5萬美元，而足以為汽車供電的固態(tài)電池成本更是達到令人咋舌的9000萬美元。
固態(tài)電池生產(chǎn)成本居高不下的一個重要原因在于生產(chǎn)效率低下。
從理論的提出時間來看，固態(tài)電池并不是一個新的概念，但多年來，研發(fā)上的進展并沒有想象那么快速。電池從實驗室到最終的量產(chǎn)也需要不短的時間。是否能快速推向市場，讓我們拭目以待吧！
