目前的電動車在消曉君看來， 就是雞肋般的存在。 首先， 續航里程不夠長， 標稱里程還有縮水；其次， 充電時間太長， 充滿要七八個小時；第三，
隨著新能源市場的不斷擴大， 以及各國國家政策的不斷推動， 越來越多的車企投身於新能源汽車以及周邊配套產品的研發與投入， 這樣將更好地完善產品， 實現讓新能源汽車“替代”傳統燃油車的想法。 不少大型車企和專業電池公司把目光放在了電動車的核心——電池的反覆運算更新方面， 從而推出更為極致的產品。
每一次電池性能的顯著提升， 本質上都是電池材料體系的重大變革， 因為每一類材料體系都有能量密度的上限。
從第一代的鎳氫電池和錳酸鋰電池， 第二代的磷酸鐵鋰電池， 到第三代三元電池， 能量密度和成本分別呈現出階梯式上升和下降的明顯趨勢。
目前的磷酸鐵鋰電池， 單體能量密度大致在120-140瓦時/公斤， 規模化的三元電池單體能量密度可以達到130-220瓦時/公斤，
受制於架構和關鍵正極材料影響， 現有體系的鋰離子電池能量密度基本上很難突破300瓦時/公斤， 很難滿足未來動力電池的需求。
前不久， 已經被我國萬向集團收購的美國菲斯克（Fisker）公司發佈了一條驚人的消息，
這則轟動一時的新聞， 把我們關注新能源汽車發展的視線拉到了固態電池之上。 那麼， 這固態電池到底是何方神聖呢？
充放電原理並沒變
一個電池是由電極和電解質組成的。 一般來說， 電極為金屬導體， 電解質為某種液體。 顧名思義， 固態電池使用的是固體電解質。
傳統的液態鋰電池又被科學家形象地稱為“搖椅式電池”， 搖椅的兩端為電池的正負兩極， 中間為電解質（液態）。 而鋰離子就像優秀的運動員， 在搖椅的兩端來回奔跑， 在鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中， 電池的充放電過程便完成了。
固態電池（all solid-state batteries）的原理與之相同，只不過其電解質為固態，其密度和結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，同樣電量的固態電池體積更小。由於沒有電解液，固態電池的封存也更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控制項等，不僅節約了成本，還能有效減輕重量。
五大優勢拋離液態電池
相比於液態電池，固態電池的優勢非常明顯：
首先，安全性高。
液態電解質易燃易爆，在充電過程中鋰枝晶的生長容易刺破隔膜，引起電池短路，造成安全隱患。而固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題，也克服了鋰枝晶現象，可以承受切割、撞擊、釘刺、擠壓等比較嚴苛的考驗，很大程度地避免安全隱患。
其次，能量密度高。
固態電池電解質能阻隔鋰枝晶生長，材料應用體系範圍大幅提升，為具有更高能量密度空間的新型鋰電池技術奠定基礎。目前全固態電池的能量密度可達400瓦時/公斤以上，超出傳統鋰電池一倍。這意味著品質體積不變的前提下，這種電池可將手機待機時間、無人機飛行時間和電動汽車續駛里程延長一倍。
第三，可實現柔性化和微型化。
由於沒有電解液，全固態電池的封裝工藝大幅簡化和優化，將大大促進柔性電子產品的開發。全固態電池、柔性顯示技術、柔性電路板技術的協同，將實現電子產品的可任意彎曲、折疊。同時，電池的微型化將給半導體工業等領域帶來一場新的變革；
第四，迴圈性能強，壽命長。
固態電解質解決了液態電解質在充放電過程中形成的固體電解質介面膜的問題和鋰枝晶現象，大大提升了鋰電池的迴圈性和使用壽命，理想情況下迴圈性能表現優異，能夠達到45000次左右。
第五，適用範圍更廣泛。
固態電解質的使用，讓固態鋰電池具備結構緊湊、規模可調、設計彈性大等特點，既可用於驅動微型電子器件，也可用于動力和儲能領域。此外，固態電池溫度工作範圍也更加寬泛，在-25℃-60℃的溫度範圍內均可正常工作。
商業化尚需時日
未來電池技術發展方向肯定是多元化的，包括固態電池、燃料電池、超級電容、鋁空氣電池、鎂電池等都有較大的發展空間。最終，誰能成為贏家，要看產品是不是能更快地落地，也就是在商業化的規模和成本方面達到完美的平衡。這就要求使用的材料必須不能是高成本且稀有的，而且要在各個行業和領域都有實現大規模應用的可能。
早在2010年，豐田就曾推出過續航里程可超過1000公里的固態電池。
QuantumScape以及Sakti3等電池創業公司也一直在試圖用固態電池來取代傳統的液態鋰電池。
加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發固態鋰電池，最終2006年正式申請破產。Avestor公司使用一種高分子聚合物分離器，代替電池中的液體電解質，但一直沒有解決安全問題，在北美地區發生過幾起電池燃燒或者爆炸事件。
Sakti3公司的聯合創始人兼CEO Ann Marie Sastry對外表示，Sakti3公司的固態電池採用薄膜沉積技術進行生產，在她看來，Sakti3生產的固態電池在安全上已經完全可以放心。
從理論的提出時間來看，固態電池並不是一個新的概念，但多年來，研發上的進展並沒有想像那麼快速。比如我們現在常用的液態鋰電池，在上世紀70年代，相關的理念和實驗認證就在齊頭並進地推進，但真正大規模的使用，已經是20世紀末了。
目前的固態電池還存在著一些難以解決的問題：
首先，快充還不現實。
目前固態電解質電導率總體偏低，導致了固態電池倍率性能整體偏低，內阻較大，高倍率放電時壓降較大，不能在近期解決電池快充的問題。另外，固態電解質的電導率隨著溫度上升有明顯提高，導致全固態電池最好或者說必須在高一點的溫度下工作，才能發揮良好的性能。最典型的例子就是法國已經在運行的3000余輛使用全固態電池的小型公車，其全固態電池工作溫度在60-80℃。
其次，成本依然偏高。
現在固態電池的成本也是個大問題。液態鋰電池的成本大約在200-300美元/千瓦時，如果使用現有技術製造能夠為智慧手機供電的固態電池，其成本會達到1.5萬美元，而能為汽車供電的固態電池成本更是達到令人咋舌的9000萬美元。Sakti3公司的Ann Marie Sastry曾表示固態電池生產成本居高不下的一個重要原因在於生產效率低下，而Sakti3最終將會把電池的成本降低至100美元/千瓦時，不過，她並沒有給出最終的時間。
第三，技術不夠成熟。
固態電池產業化的實現，從根本上還是取決於材料工藝層面的突破。目前具有潛力的固態電解質材料可以分為聚合物、硫化物和氧化物，技術成熟度較高、技術沉澱較深的當屬法國Bolloré、美國Sakti3和日本豐田也分別代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固態電解質的典型技術開發方向。 然而不同的材質與不同的排列組合化學性能差異很大，有的充電速度快，有的能量密度高，各有所長，又各有所短，很難做到一種材料解決所有的問題。
同時化學性質不夠穩定、製備工藝不完善等問題的存在也讓固態電池從實驗室到量產還有相當長的路要走。
目前有關固態電池的專利遠超其它類型電池的綜合。高能量密度全固態電池的產業化應用，預計將耗時5-10年時間。部分先進企業會在2020年小批量生產固態電池，而真正大面積量產預計會在2025年左右。
眾人拾柴火焰高
不過，固態電池商業化面臨的艱難險阻並沒有讓世界各地的科研人員放棄，而是讓他們全力以赴，共同努力將固態電池商業化之路縮短。
近日，本田公司和日產汽車公司正在聯手開發可延長電動汽車行駛距離，並大幅縮短充電時間的“全固態電池”。 雙方希望通過新一代電池克服電動車充電時間長的弱點，以進一步普及純電動車。
而這也成為全球汽車廠商和電池廠商的共同目標，如果固態電池可以量產應用到電動汽車當中，那將大大提升電動汽車的續航里程和動力性能。但固態電池的成本會比液態電池高很多，因此目前各大車企相繼都在加大投資研發成本低且能量密度高的固態電池技術。
作為固態電池研發的領跑者，豐田2010年就推出硫化物固態電池，2014年其實驗原型能量密度達到400瓦時/公斤。在今年7月豐田聲稱已經在專利上取得了新進展，2022年就能推出搭載全固態電池的全新電動汽車。豐田的固態電池能量密度是鋰電池的三到四倍，根據豐田負責材料工程的高管Shigeki Suzuki表示，豐田將於2020年全面實現全固態電池商業化。
寶馬公司已經宣佈與美國固態電池公司Solid Power合作開發電動汽車的下一代固態電池。據介紹，寶馬公司目前正在探索汽車電池的耐久性等問題，此次合作後，預計將在2026年之前開始生產新一代固態電池。這家公司在鋰電池中混合了高容量的金屬鋰負極，並打造出了一種全新的固態電池，在重量相同的情況下，其電量為傳統鋰電池的2-3倍。
大眾汽車早在2014年12月，就收購了電池創業公司QuantumScape約5%的股權。今年9月，大眾表示在計畫研發續航里程超過1000公里的固態電池，希望能夠在2025年量產。大眾CEO穆倫強調，表示大眾將與合作夥伴共同開發，將在中國、歐洲和北美尋找、發展長期戰略性夥伴。
現代正自主研發固態電池，供旗下電動車使用，現代目前已建立中試生產設施。業內人士向透露：“現代正通過南陽研發中心（Namyang R&D Center）旗下的電池研發團隊進行固態電池的研發，目前已取得一定的技術水準。”
德國汽車零部件巨頭博世(BOSCH)，2015年收購美國電池公司“Seeo”。博世和Seeo然後與日本著名的GS YUASA(湯淺)電池公司和三菱重工共同建立了新工廠，主攻固態陽極鋰離子電池。
法國Bolloré公司生產出的全固態二次電池（LMP），負極材料採用金屬鋰，電解質採用聚合物（PEO等）薄膜，目前已經批量應用在法國的EV共用服務汽車“Autolib”和小型電動巴士“Bluelus”，總量超過3000輛。
三星研究所也取得了一定成果，利用硫化物類固體電解質試製出2000毫安培時、175瓦時/公斤的壓層型全固態二次電池。
不僅國外科研人員對固態電池情有獨鍾，在以新能源車作為趕超世界造車水準捷徑的我國，科研人員也在固態電池的研發上做出了驚人的成績。
作為我國動力電池的龍頭企業，寧德時代正在加速開發電動車用全固態電池的研發，在聚合物和硫化物基固態電池方向分別開展了相關的研發工作並取得了初步進展，針對材料體系特點和規模化生產的要求，寧德時代同步開展了全固態電池製造工藝路線的設計和探索。
清華大學南策文院士團隊創建的清陶(昆山)能源發展有限公司也是國內較早開展全固態鋰電池技術研發的團隊之一，是我國首個固態電池相關專利技術的發明者。該公司推出了通過陶瓷複合固態電解質打造全固態鋰電池的技術，利用該項技術生產的全固態電池在實驗室階段能夠達到400兆焦/公斤的能量密度，比當前主流鋰電池高出了一倍。
中科院青島生物能源與過程研究所，在高能量密度固態電池研究中取得進展，該所開發出的6安時大容量三元固態鋰電池，具有能量密度高、迴圈壽命長、安全性能佳等優勢。2017年初，該所研發的固態鋰電池隨深潛器遠赴馬里亞納海溝進行全海深示範應用，這是我國首個自主研發可應用於深潛器的高能量密度、高性能全固態鋰電池。
中科院寧波材料技術與工程研究所在聚合物研究已經取得一定成績，他們用石墨做負極，用硫化物複合電解質，用鈷酸鋰做正極，開發出的4安時電池能量密度達到240瓦時/公斤。如克服了導電不良等問題，電芯技術關鍵材料取得突破，這種固態電池有望在2019年前後投入商業化使用。
我國臺灣輝能科技公司(ProLogium)曾推出一款採用軟性電路板為基材的固態電池，其厚度僅有2毫米，相當於口香糖的厚度，可以隨意折疊彎曲，展開弄平整再使用。這麼一塊看似不起眼的電池，其容量可以達到1000毫安培時，而一個iPhone 6大小的充電寶，其容量也就在5000毫安培時左右。
從整體來看，雖然固態電池的前途光明，但現在的製備技術成熟度還有待加強，能形成規模產能的企業有限，技術規模化擴產需要克服的困難還有很多。不過可以預期的是，隨著研發和工業技術的不斷發展，相信全固態電池中的科學和工藝上的問題會逐漸得到緩解。
在未來幾年，在全世界眾多科研開發者的共同努力下，固態電池產品的研發很可能會得到極佳的發展機遇。一旦這種電池實現商業化，被裝備到新能源汽車上，那麼電動車的幾大瓶頸將會得到突破，使用便利性與燃油車不相上下，到那時，燃油車的氣數可就真的要到頭了。
固態電池（all solid-state batteries）的原理與之相同，只不過其電解質為固態，其密度和結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，同樣電量的固態電池體積更小。由於沒有電解液，固態電池的封存也更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控制項等，不僅節約了成本，還能有效減輕重量。
五大優勢拋離液態電池
相比於液態電池，固態電池的優勢非常明顯：
首先，安全性高。
液態電解質易燃易爆，在充電過程中鋰枝晶的生長容易刺破隔膜，引起電池短路，造成安全隱患。而固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題，也克服了鋰枝晶現象，可以承受切割、撞擊、釘刺、擠壓等比較嚴苛的考驗，很大程度地避免安全隱患。
其次，能量密度高。
固態電池電解質能阻隔鋰枝晶生長，材料應用體系範圍大幅提升，為具有更高能量密度空間的新型鋰電池技術奠定基礎。目前全固態電池的能量密度可達400瓦時/公斤以上，超出傳統鋰電池一倍。這意味著品質體積不變的前提下，這種電池可將手機待機時間、無人機飛行時間和電動汽車續駛里程延長一倍。
第三，可實現柔性化和微型化。
由於沒有電解液，全固態電池的封裝工藝大幅簡化和優化，將大大促進柔性電子產品的開發。全固態電池、柔性顯示技術、柔性電路板技術的協同，將實現電子產品的可任意彎曲、折疊。同時，電池的微型化將給半導體工業等領域帶來一場新的變革；
第四，迴圈性能強，壽命長。
固態電解質解決了液態電解質在充放電過程中形成的固體電解質介面膜的問題和鋰枝晶現象，大大提升了鋰電池的迴圈性和使用壽命，理想情況下迴圈性能表現優異，能夠達到45000次左右。
第五，適用範圍更廣泛。
固態電解質的使用，讓固態鋰電池具備結構緊湊、規模可調、設計彈性大等特點，既可用於驅動微型電子器件，也可用于動力和儲能領域。此外，固態電池溫度工作範圍也更加寬泛，在-25℃-60℃的溫度範圍內均可正常工作。
商業化尚需時日
未來電池技術發展方向肯定是多元化的，包括固態電池、燃料電池、超級電容、鋁空氣電池、鎂電池等都有較大的發展空間。最終，誰能成為贏家，要看產品是不是能更快地落地，也就是在商業化的規模和成本方面達到完美的平衡。這就要求使用的材料必須不能是高成本且稀有的，而且要在各個行業和領域都有實現大規模應用的可能。
早在2010年，豐田就曾推出過續航里程可超過1000公里的固態電池。
QuantumScape以及Sakti3等電池創業公司也一直在試圖用固態電池來取代傳統的液態鋰電池。
加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發固態鋰電池，最終2006年正式申請破產。Avestor公司使用一種高分子聚合物分離器，代替電池中的液體電解質，但一直沒有解決安全問題，在北美地區發生過幾起電池燃燒或者爆炸事件。
Sakti3公司的聯合創始人兼CEO Ann Marie Sastry對外表示，Sakti3公司的固態電池採用薄膜沉積技術進行生產，在她看來，Sakti3生產的固態電池在安全上已經完全可以放心。
從理論的提出時間來看，固態電池並不是一個新的概念，但多年來，研發上的進展並沒有想像那麼快速。比如我們現在常用的液態鋰電池，在上世紀70年代，相關的理念和實驗認證就在齊頭並進地推進，但真正大規模的使用，已經是20世紀末了。
目前的固態電池還存在著一些難以解決的問題：
首先，快充還不現實。
目前固態電解質電導率總體偏低，導致了固態電池倍率性能整體偏低，內阻較大，高倍率放電時壓降較大，不能在近期解決電池快充的問題。另外，固態電解質的電導率隨著溫度上升有明顯提高，導致全固態電池最好或者說必須在高一點的溫度下工作，才能發揮良好的性能。最典型的例子就是法國已經在運行的3000余輛使用全固態電池的小型公車，其全固態電池工作溫度在60-80℃。
其次，成本依然偏高。
現在固態電池的成本也是個大問題。液態鋰電池的成本大約在200-300美元/千瓦時，如果使用現有技術製造能夠為智慧手機供電的固態電池，其成本會達到1.5萬美元，而能為汽車供電的固態電池成本更是達到令人咋舌的9000萬美元。Sakti3公司的Ann Marie Sastry曾表示固態電池生產成本居高不下的一個重要原因在於生產效率低下，而Sakti3最終將會把電池的成本降低至100美元/千瓦時，不過，她並沒有給出最終的時間。
第三，技術不夠成熟。
固態電池產業化的實現，從根本上還是取決於材料工藝層面的突破。目前具有潛力的固態電解質材料可以分為聚合物、硫化物和氧化物，技術成熟度較高、技術沉澱較深的當屬法國Bolloré、美國Sakti3和日本豐田也分別代表了以聚合物、氧化物和硫化物三大固態電解質的典型技術開發方向。 然而不同的材質與不同的排列組合化學性能差異很大，有的充電速度快，有的能量密度高，各有所長，又各有所短，很難做到一種材料解決所有的問題。
同時化學性質不夠穩定、製備工藝不完善等問題的存在也讓固態電池從實驗室到量產還有相當長的路要走。
目前有關固態電池的專利遠超其它類型電池的綜合。高能量密度全固態電池的產業化應用，預計將耗時5-10年時間。部分先進企業會在2020年小批量生產固態電池，而真正大面積量產預計會在2025年左右。
眾人拾柴火焰高
不過，固態電池商業化面臨的艱難險阻並沒有讓世界各地的科研人員放棄，而是讓他們全力以赴，共同努力將固態電池商業化之路縮短。
近日，本田公司和日產汽車公司正在聯手開發可延長電動汽車行駛距離，並大幅縮短充電時間的“全固態電池”。 雙方希望通過新一代電池克服電動車充電時間長的弱點，以進一步普及純電動車。
而這也成為全球汽車廠商和電池廠商的共同目標，如果固態電池可以量產應用到電動汽車當中，那將大大提升電動汽車的續航里程和動力性能。但固態電池的成本會比液態電池高很多，因此目前各大車企相繼都在加大投資研發成本低且能量密度高的固態電池技術。
作為固態電池研發的領跑者，豐田2010年就推出硫化物固態電池，2014年其實驗原型能量密度達到400瓦時/公斤。在今年7月豐田聲稱已經在專利上取得了新進展，2022年就能推出搭載全固態電池的全新電動汽車。豐田的固態電池能量密度是鋰電池的三到四倍，根據豐田負責材料工程的高管Shigeki Suzuki表示，豐田將於2020年全面實現全固態電池商業化。
寶馬公司已經宣佈與美國固態電池公司Solid Power合作開發電動汽車的下一代固態電池。據介紹，寶馬公司目前正在探索汽車電池的耐久性等問題，此次合作後，預計將在2026年之前開始生產新一代固態電池。這家公司在鋰電池中混合了高容量的金屬鋰負極，並打造出了一種全新的固態電池，在重量相同的情況下，其電量為傳統鋰電池的2-3倍。
大眾汽車早在2014年12月，就收購了電池創業公司QuantumScape約5%的股權。今年9月，大眾表示在計畫研發續航里程超過1000公里的固態電池，希望能夠在2025年量產。大眾CEO穆倫強調，表示大眾將與合作夥伴共同開發，將在中國、歐洲和北美尋找、發展長期戰略性夥伴。
現代正自主研發固態電池，供旗下電動車使用，現代目前已建立中試生產設施。業內人士向透露：“現代正通過南陽研發中心（Namyang R&D Center）旗下的電池研發團隊進行固態電池的研發，目前已取得一定的技術水準。”
德國汽車零部件巨頭博世(BOSCH)，2015年收購美國電池公司“Seeo”。博世和Seeo然後與日本著名的GS YUASA(湯淺)電池公司和三菱重工共同建立了新工廠，主攻固態陽極鋰離子電池。
法國Bolloré公司生產出的全固態二次電池（LMP），負極材料採用金屬鋰，電解質採用聚合物（PEO等）薄膜，目前已經批量應用在法國的EV共用服務汽車“Autolib”和小型電動巴士“Bluelus”，總量超過3000輛。
三星研究所也取得了一定成果，利用硫化物類固體電解質試製出2000毫安培時、175瓦時/公斤的壓層型全固態二次電池。
不僅國外科研人員對固態電池情有獨鍾，在以新能源車作為趕超世界造車水準捷徑的我國，科研人員也在固態電池的研發上做出了驚人的成績。
作為我國動力電池的龍頭企業，寧德時代正在加速開發電動車用全固態電池的研發，在聚合物和硫化物基固態電池方向分別開展了相關的研發工作並取得了初步進展，針對材料體系特點和規模化生產的要求，寧德時代同步開展了全固態電池製造工藝路線的設計和探索。
清華大學南策文院士團隊創建的清陶(昆山)能源發展有限公司也是國內較早開展全固態鋰電池技術研發的團隊之一，是我國首個固態電池相關專利技術的發明者。該公司推出了通過陶瓷複合固態電解質打造全固態鋰電池的技術，利用該項技術生產的全固態電池在實驗室階段能夠達到400兆焦/公斤的能量密度，比當前主流鋰電池高出了一倍。
中科院青島生物能源與過程研究所，在高能量密度固態電池研究中取得進展，該所開發出的6安時大容量三元固態鋰電池，具有能量密度高、迴圈壽命長、安全性能佳等優勢。2017年初，該所研發的固態鋰電池隨深潛器遠赴馬里亞納海溝進行全海深示範應用，這是我國首個自主研發可應用於深潛器的高能量密度、高性能全固態鋰電池。
中科院寧波材料技術與工程研究所在聚合物研究已經取得一定成績，他們用石墨做負極，用硫化物複合電解質，用鈷酸鋰做正極，開發出的4安時電池能量密度達到240瓦時/公斤。如克服了導電不良等問題，電芯技術關鍵材料取得突破，這種固態電池有望在2019年前後投入商業化使用。
我國臺灣輝能科技公司(ProLogium)曾推出一款採用軟性電路板為基材的固態電池，其厚度僅有2毫米，相當於口香糖的厚度，可以隨意折疊彎曲，展開弄平整再使用。這麼一塊看似不起眼的電池，其容量可以達到1000毫安培時，而一個iPhone 6大小的充電寶，其容量也就在5000毫安培時左右。
從整體來看，雖然固態電池的前途光明，但現在的製備技術成熟度還有待加強，能形成規模產能的企業有限，技術規模化擴產需要克服的困難還有很多。不過可以預期的是，隨著研發和工業技術的不斷發展，相信全固態電池中的科學和工藝上的問題會逐漸得到緩解。
在未來幾年，在全世界眾多科研開發者的共同努力下，固態電池產品的研發很可能會得到極佳的發展機遇。一旦這種電池實現商業化，被裝備到新能源汽車上，那麼電動車的幾大瓶頸將會得到突破，使用便利性與燃油車不相上下，到那時，燃油車的氣數可就真的要到頭了。