固态、液态、半固态……一文了解锂电池-新华网
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2025 10/23 15:48:15
来源:新华网

固态、液态、半固态……一文了解锂电池

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  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。

  

  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。

 

【纠错】 【责任编辑:黄海荣 王蓓蓓】