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固态、液态、半固态……一文了解锂电池

你是否曾好奇，一块块看似普通的电池，是如何能驱动重达数吨的电动汽车飞驰的？从智能手机到电动汽车，再到储能电站，背后都离不开锂电池作为“能源心脏”。

实际上，无论是近期备受关注的固态电池，还是半固态电池和液态电池，都属于锂电池的一种。今天就来和大家详细聊聊~

从传统的液态锂电池聊起

液态电池为最传统的锂电池形态，内部结构主要包含4个部分：正极材料、负极材料、电解液和隔膜。

正极材料：相当于电池的“能量输出端”，放电时释放锂离子。正极材料种类众多，均为含锂化合物，如钴酸锂、镍钴锰酸锂等。

负极材料：相当于电池的“能量储存端”，充电时吸附锂离子，放电时再送回正极。目前负极材料多数为石墨，也有部分电池使用硅基负极、锂金属负极等。

电解液：是传输锂离子的“载体”，让锂离子在正负极之间顺畅移动，多为“锂盐+有机溶剂”的混合液体。

隔膜：负责隔开正负极，防止直接接触短路，同时让锂离子通过，是一层多孔的塑料膜（多为聚乙烯、聚丙烯）。

固态电池：用固态电解质代替电解液和隔膜

固态电池的工作原理与液态电池类似，主要区别在于它的电解质是固态的，而非液态的，并且固态电解质兼具隔离功能，可无需隔膜。

而半固态电池是液态电池向固态电池发展的过渡方案，一般指电解质中液体含量在5-10%的电池。

如下面的表格所示，与液态电池相比，固态电池用固态的电解质替代了易燃的液态电解质，避免了挤压/高温时泄露起火的可能，安全性较优，且能兼容存电更多的锂金属负极，能量密度更高，能够提供较好的续航，循环寿命也较高。

而液态电池的优势则主要在于成本较低、技术成熟度较高，目前全固态电池仍在量产前夜，仅有部分半固态电池进入了量产装车阶段。

表：液态电池、半固态电池、全固态电池对比

资料来源：车乾新能源

注：能量密度指单位体积或单位质量的物体中所储存的能量的大小；界面阻抗指电极与电解质界面处离子迁移所遇到的阻力。

走进锂电池的产业链

无论是液态电池、固态电池，还是半固态电池，产业链结构都大致类似，仅在具体的原材料、生产工艺、下游细分需求等方面存在区别。

下面的图以固态电池为例，展示了锂电池的产业链情况。

图：固态电池产业链

简单来说，锂电池产业链就是从关键材料和专用设备（上游），经过电池设计制造（中游），最终应用到消费电子、动力、储能等各种领域（下游）的过程——

上游主要包括原料矿产与金属材料供应商，以及生产设备供应商，为中游生产提供基础；

中游主要包括电芯制造和电池组装（PACK）企业，负责将上游材料制成电芯并集成为电池模组和电池包；

下游主要涵盖消费电子领域（手机、笔记本电脑等）、动力领域（新能源车等）、储能系统（电网级储能、工商业储能等），相关企业适配不同场景需求应用锂电池。

从液态电池的发展成熟，到半固态电池的产业化落地，再到全固态电池的持续探索，不同形态的锂电池既为消费电子、动力与储能等领域提供了关键能源支撑，也推动了能源存储技术不断向前发展。

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