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技術(shù)路線：固液混合向全固態(tài)漸進(jìn)式發(fā)展，多路線并行固態(tài)電池技術(shù)路徑從固液混合電池向全固態(tài)電池漸進(jìn)發(fā)展。現(xiàn)階段固態(tài)電池體系包含部分液態(tài)電解質(zhì)以取長(zhǎng)補(bǔ)短。而技術(shù)發(fā)展過程中將逐漸減少液體，從混合固液電池最終邁向無液體的全固態(tài)電池。1）固液混合是固態(tài)和液態(tài)的結(jié)合。市場(chǎng)上存在的半固態(tài)電池、固液混合電池、準(zhǔn)固態(tài)電池、果凍電池、凝聚態(tài)電池（凝膠電解質(zhì)）均屬于固液混合電池。相對(duì)現(xiàn)有電池體系，固液混合電池主要變化在于電芯中液體含量的減少，其液體質(zhì)量占比下降至~10%，通過在固態(tài)電池中增加液體界面改性劑，改善全固態(tài)電池界面接觸難題，液體電解液吸附固定于電池材料空隙中，不容易流動(dòng)、參與副反應(yīng)。2）全固態(tài)電池中不存在液體組分。三大體系各有優(yōu)劣，全固態(tài)鋰電池短期內(nèi)難以得到規(guī)模化推廣聚合物、氧化物、硫化物是目前固態(tài)電池三大類固體電解質(zhì)。這三類固態(tài)電解質(zhì)仍存在技術(shù)分歧，三大體系各有優(yōu)勢(shì)：1）聚合物固態(tài)電解質(zhì)率先實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，但存在電導(dǎo)率低、能量密度低的致命問題；2）氧化物固態(tài)電解質(zhì)綜合性能好，LiPON薄膜型全固態(tài)電池已小批量生產(chǎn)，非薄膜型已嘗試打開消費(fèi)電子市場(chǎng)，但成本過高；3）硫化物固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率最高，研究難度最高，開發(fā)潛力較大，如何保持高穩(wěn)定性是一大難題。 聚合物電解質(zhì)：柔韌性好易加工，可通過交聯(lián)、共混、接枝、添加增塑劑來提高電導(dǎo)率。聚合物電解質(zhì)主要采用的聚合物基底有PEO、PAN、PVDF、PA、PEC、PPC等，主要采用的鋰鹽有LiPF6、LiFSI、LiTFSI等。聚合物電解質(zhì)制備簡(jiǎn)單，柔韌性好，加工性強(qiáng)，可用于柔性電子產(chǎn)品或非常規(guī)形狀的電池，與正負(fù)極物理接觸好，且工藝和現(xiàn)有的鋰電池比較接近，易通過現(xiàn)有設(shè)備的改造實(shí)現(xiàn)在電池中的量產(chǎn)使用。但是聚合物電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率普遍很低，最常見的PEO基聚合物電解質(zhì)還存在氧化穩(wěn)定性差，只能用于LFP正極的問題。通過多種聚合物交聯(lián)、共混、接枝，或添加少量增塑劑可以提高聚合物電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率，原位固化可以將聚合物電解質(zhì)與正負(fù)極的物理接觸提升到液態(tài)電池的水平，非對(duì)稱電解質(zhì)的設(shè)計(jì)可以擴(kuò)寬聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)窗口。 氧化物電解質(zhì)：機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性好、電化學(xué)窗口寬。氧化物電解質(zhì)可以分為晶態(tài)和非晶態(tài)，常見的晶態(tài)氧化物電解質(zhì)有鈣鈦礦型、LISICON型、NASICON型和石榴石型。氧化物電解質(zhì)耐受高電壓，分解溫度高，機(jī)械強(qiáng)度好，但是室溫離子電導(dǎo)率較低，和正負(fù)極固固界面接觸差，且通常厚度較厚，大大降低電池的體積能量密度。通過元素?fù)诫s、晶界改性，氧化物電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率可以提高?？刂凭w體積和增加聚合物涂層可以改善氧化物電解質(zhì)與正負(fù)極的界面接觸。通過溶液/漿料涂覆法可制成超薄固態(tài)電解質(zhì)膜。硫化物電解質(zhì)：室溫電導(dǎo)率高，延展性好，可以通過摻雜、包覆提高穩(wěn)定性。硫化物電解質(zhì)目前主要有玻璃、玻璃陶瓷和晶體三種形態(tài)。硫化物電解質(zhì)室溫電導(dǎo)率高，可以做到接近液態(tài)電解質(zhì)，且硬度適中、界面物理接觸好、機(jī)械性能良好，是固態(tài)電池重要的備選材料。但是，硫化物電解質(zhì)的電化學(xué)窗口窄，與正負(fù)極的界面穩(wěn)定性較差，且對(duì)水分非常敏感，與空氣中的微量水即可發(fā)生反應(yīng)，釋放有毒的硫化氫氣體，生產(chǎn)、運(yùn)輸、加工對(duì)環(huán)境要求很高。摻雜、包覆等改性手段可以穩(wěn)定硫化物和正負(fù)極界面，使其適配于各類正負(fù)極材料，乃至應(yīng)用在鋰硫電池中。 固液混合電池電解質(zhì)路線已形成初步共識(shí)。1）固液混合電池主要采用氧化物與聚合物復(fù)合電解質(zhì)，已有量產(chǎn)。聚合物體系可卷對(duì)卷生產(chǎn)，量產(chǎn)能力最好，但離子導(dǎo)電率最低；而氧化物體系相對(duì)來說離子電導(dǎo)率更高，但更“脆”，兩者結(jié)合正好優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。固液混合電池用氧化物和聚合物復(fù)合電解質(zhì)已經(jīng)開始步入量產(chǎn)階段。2）全固態(tài)路線中硫化物具有較大潛力。硫化物固態(tài)電解質(zhì)開發(fā)處于早期，電導(dǎo)率最高；但是生產(chǎn)環(huán)境控制十分苛刻，需隔絕水分與氧氣：對(duì)空氣敏感，容易氧化，遇水易產(chǎn)生H2S等有害氣體。受制于工藝和成本，全固態(tài)電池仍處技術(shù)研發(fā)至產(chǎn)業(yè)化過渡期半固態(tài)電池向全固態(tài)電池過渡的階段中存在一系列科學(xué)難題未解。半固態(tài)電池主要是基于現(xiàn)有的電化學(xué)體系在工藝上做升級(jí)，各大電池廠升級(jí)的難度和成本相對(duì)不大，對(duì)正極、負(fù)極、設(shè)備影響較小。但是全固態(tài)電池仍存在眾多科學(xué)問題尚未解決，目前限制全固態(tài)電池發(fā)展的核心問題主要有：固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率低、固-固界面的接觸穩(wěn)定性、空間電荷層、顆粒間體積效應(yīng)、金屬鋰負(fù)極應(yīng)用困難、成本較高等，諸多科學(xué)問題在全球范圍內(nèi)仍處于待解狀態(tài)。1）界面問題：固態(tài)電解質(zhì)擁有高界面阻抗。傳統(tǒng)液/固接觸，界面潤(rùn)濕性良好，不會(huì)產(chǎn)生大的阻抗，相比較之下，固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間以固/固界面方式接觸，接觸面積小，與極片的接觸緊密性較差，界面阻抗較高，鋰離子在界面之間的傳輸受阻。2）金屬鋰負(fù)極應(yīng)用于全固態(tài)電池仍存在技術(shù)難點(diǎn)。金屬鋰負(fù)極面臨電化學(xué)充放電過程中的枝晶生長(zhǎng)及孔洞產(chǎn)生問題。不同于石墨負(fù)極的鋰離子嵌入/脫出反應(yīng)，金屬鋰負(fù)極通過沉積/剝離反應(yīng)發(fā)揮容量，沒有支撐主體的金屬鋰負(fù)極在電化學(xué)過程中體積變化較大，易出現(xiàn)不均勻沉積，生成鋰枝晶。此外，金屬鋰剝離過程中，如果從界面剝離金屬鋰的速度快于其補(bǔ)充速度，將會(huì)在界面處產(chǎn)生孔洞，甚至導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)與金屬鋰負(fù)極由面接觸轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)接觸，造成界面阻抗的急劇增大。 聚合物電解質(zhì)：電池制造工藝發(fā)展較早，較為成熟。聚合物電解質(zhì)層可通過干法或濕法制備，電芯組裝通過電極和電解質(zhì)間的卷對(duì)卷復(fù)合實(shí)現(xiàn)，干法和濕法都非常成熟，易于制造大電芯，與現(xiàn)有的液態(tài)電池的制備方式最為接近。1993年美國(guó)Bellcore就最先宣布了采用PVDF凝膠電解質(zhì)制造成的聚合物電池，并于1996年公布了完整的聚合物電池的規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)。氧化物電解質(zhì)：電池制備工藝不同于現(xiàn)有液態(tài)電池。以德國(guó)RWTH PEM制備工藝為例，1）分別將正極材料和電解質(zhì)材料加入球磨機(jī)中研磨；2）使用高頻濺射法，將固態(tài)電解質(zhì)濺射到正極材料表面；3）將復(fù)合好的正極-電解質(zhì)材料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；4）通過電子束蒸發(fā)法將負(fù)極分布到電解質(zhì)材料上。該方法挑戰(zhàn)之一在于電子束蒸鍍法耗時(shí)較長(zhǎng)且負(fù)載的金屬鋰負(fù)極易剝落。硫化物電解質(zhì)：電池制備對(duì)環(huán)境要求高。硫化物電解質(zhì)電導(dǎo)率較高且較為柔軟，可以采用涂布法生產(chǎn)，其生產(chǎn)工藝與現(xiàn)有的液態(tài)電池生產(chǎn)工藝沒有很大的差異，但為了改善電池的界面接觸，通常需要在涂布后進(jìn)行多次熱壓以及添加緩沖層來改善界面接觸。硫化物電解質(zhì)對(duì)于水分非常敏感，與空氣中的微量水也會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成有毒氣體硫化氫，所以對(duì)電池制造的環(huán)境要求很高。 聚合物固態(tài)電池：聚合物固態(tài)電解質(zhì)以采用聚合物PEO、鋰鹽LiTFSI為例。由于電化學(xué)窗口限制，聚合物電解質(zhì)固態(tài)電池正極使用LFP正極材料，負(fù)極使用金屬鋰，能量密度為300Wh/kg。我們預(yù)計(jì)只考慮材料，聚合物固態(tài)電池的成本約為0.46元/Wh。考慮到聚合物電解質(zhì)電池的制造工藝與傳統(tǒng)液態(tài)電池類似，我們假設(shè)直接材料費(fèi)用約占電池制造費(fèi)用的80%，則聚合物固態(tài)電池的總成本約為0.58元/Wh。氧化物固態(tài)電池：氧化物電解質(zhì)以LLZO例，使用高鎳正極和金屬鋰負(fù)極，單體電池能量密度可達(dá)350Wh/kg。我們預(yù)計(jì)只考慮材料，氧化物固態(tài)電池的成本約為0.92元/Wh?？紤]到氧化物固態(tài)電解質(zhì)對(duì)空氣穩(wěn)定，我們假設(shè)直接材料費(fèi)用約占電池制造費(fèi)用的75%，則氧化物固態(tài)電池的總成本約為1.23元/Wh。硫化物固態(tài)電池：LiS是制備硫化物電解質(zhì)的主要原材料，以LPS硫化物電解質(zhì)為例，考慮到硫化物電解質(zhì)固態(tài)電池可以使用高鎳正極和硅碳負(fù)極，單體電池能量密度可達(dá)350Wh/kg，我們預(yù)計(jì)只考慮材料，硫化物固態(tài)電池的成本約為0.94元/Wh。考慮到硫化物電解質(zhì)空氣敏感，對(duì)工藝要求更高，我們假設(shè)直接材料費(fèi)用約占電池制造費(fèi)用的70%，則硫化物固態(tài)電池的總成本約為1.34元/Wh。 參考資料：華泰證券《新能車前沿技術(shù)之七：固態(tài)電池》固態(tài)電池加壓測(cè)試模具 CN-01固態(tài)電池加壓測(cè)試模具 CN-02固態(tài)電池加壓測(cè)試模具 CN-03固態(tài)電池加壓測(cè)試模具 CN-04固態(tài)電池加壓測(cè)試模具 CN-05固態(tài)軟包電池壓片測(cè)試模具CN-08 
1模具組件：不銹鋼外架、PPS絕緣件，PEEK內(nèi)膽、不銹鋼外套，模具鋼頂桿、O型密封圈，導(dǎo)電銅柱。2、壓機(jī)壓到 1 噸壓力約等于壓強(qiáng) 125mpa。（10mm內(nèi)徑模具）1、模擬固態(tài)電池充放電（長(zhǎng)）循環(huán)測(cè)試。2、模擬固態(tài)電池不同壓力下電化學(xué)性能測(cè)試。
5、壓柱，墊片、模底、進(jìn)行磨床處理，更好的平面，與光潔度。
3、傳感器精度：0.1%-0.3%（注：另可搭配上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)記錄壓力變化數(shù)據(jù)，最大頻率1次/1s）2、絕緣模具采用 PPS材質(zhì)保護(hù)外件、PEEK內(nèi)膽制作，具有硬度高，韌性好，光潔度優(yōu)，精度準(zhǔn)，壽命長(zhǎng)、易損件更換便捷等特點(diǎn)。在手套箱內(nèi)先將模套置于模底上，將壓片機(jī)螺旋絲桿向下旋轉(zhuǎn)直到頂住壓桿。加到所需壓力后，將模具密封旋鈕擰緊，將轉(zhuǎn)移夾具頂部螺絲再次擰緊、達(dá)到密封保壓效果、移除手套箱在常規(guī)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試。（也可在壓料桿和內(nèi)模套的縫隙處涂抹少量真空脂，再拿出手套箱進(jìn)行測(cè)試）1、使用模具時(shí)，必須遵守磨具最大工作壓力的限制，2、超過工作限制壓力會(huì)導(dǎo)致磨具損壞，不同直徑的磨具最大工作壓力不同；3、模具使用完畢后，應(yīng)對(duì)模具進(jìn)行清潔干燥，并在模具內(nèi)部及模片上涂抹潤(rùn)滑油脂進(jìn)行保護(hù)以防止表面氧化腐蝕，再置于干燥密閉環(huán)境下進(jìn)行保養(yǎng)。
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