能量密度对比 - 相同正负极材料下固态电池能量密度普遍低于液态电池 液态电池能量密度为370 Wh kg⁻¹ 聚合物固态电池为313 Wh kg⁻¹（降幅15.4%） 硫化物固态电池为248 Wh kg⁻¹（降幅33.0%）或178 Wh kg⁻¹（降幅51.9%） 氧化物固态电池为125 Wh kg⁻¹（降幅66.2%）或73 Wh kg⁻¹（降幅80.3%）[3][4][5] - 固态电池能量密度降低主因是固体电解质比重较高（氧化物3.25 g cm⁻¹ 硫化物1.64 g cm⁻¹ 聚合物1.3 g cm⁻¹ vs 液态1.1 g cm⁻¹）且成膜困难导致实际厚度需≥50μm 同时低电导率需更高电解质含量[3][4][5] - 采用高电压正极（如富锂锰基）+高容量负极（如10μm锂金属）可将聚合物固态电池能量密度提升至700 Wh kg⁻¹ 突破液态电池瓶颈[5][6] 循环寿命表现 - 固态电池循环寿命普遍低于液态电池 因固体电解质存在界面应力积累（氧化物脆性导致裂缝）和化学分解（硫化物被高电压氧化）等问题 而液态电解质可动态修复界面缺陷[7] - 固态离子能源公司通过创新SEI/CEI层技术使聚合物固态电池（NCM811||Gr体系）在2.2C/1.0C充放电下循环3500次后容量保持率达77.2% 超越常规液态电池[8] 快充性能 - 固态电池快充受限于离子电导率和界面阻抗 氧化物电解质虽室温电导率10⁻³ S cm⁻¹ 但高界面阻抗限制传输动力学 硫化物电导率10⁻² S cm⁻¹接近液态但界面稳定性差（如H₂S生成）[9] - 固态离子能源公司通过梯度Li⁺溶剂化结构将Li⁺迁移活化能降至0.18 eV（降63%） 离子电导率突破2.95×10⁻³ S cm⁻¹ 实现4C充电和20C放电[9] 锂枝晶抑制 - 固态电解质抑制锂枝晶能力被高估 氧化物虽机械模量高（~150 GPa）但脆性易导致局部应力加速枝晶穿透 硫化物模量低（~20 GPa）且界面分解加剧枝晶风险[11][12] - 固态离子能源公司通过自愈性聚合物电解质消除界面缺陷 抑制枝晶生长[13] 技术发展路径 - 电池发展应聚焦高性能而非固态化进程 液态/半固态/全固态均为手段而非目的[14][15] - 固态电池核心优势在于高安全性（氧化物/聚合物不可燃）和宽温域适应性（固体电解质无挥发/凝固问题） 但需平衡材料特性（如硫化物可燃性）[15][16][17] 产业化进展 - 固态离子能源公司开发出能量密度260 Wh kg⁻¹的快充型聚合物固态电池（NCM811||Gr） 4C充电时容量保持率超95% 3500次循环后容量保持率77.2%[18][19] - 采用硅碳负极（40%Si）时能量密度达320 Wh kg⁻¹ 锂金属负极时达450 Wh kg⁻¹[18] - 消费电子用聚合物固态电池在-40℃容量保持率55.6% 100℃下1C循环150次后容量保持率89.5% 20C放电容量保持率52%[20] - 通过12mm钢针针刺（仅升温50℃无冒烟）和5.8mm枪击测试（无起火爆炸）验证高安全性[19][20]