你一定常常看到电池爆炸的新闻吧，很本能地你一定马上会觉得手机、电动车、储能系统很危险：
「三星手机Note 7锂电池爆炸！全球回收并停止生产」
「特斯拉Model 3惊传起火爆炸！电池究竟出了什么问题？」
「全台首例充电站爆炸！Gogoro回应了」
「韩国两年超过三十起储能系统锂电池火灾」
「工研院龙井储能案场惊传火灾！挑动系统安全敏感神经」
确实，一支手机放一颗锂电池就可能爆炸，一个密闭空间放超过上百颗甚至上万颗的锂电池芯，然后让它在马路上走来走去，或是装在货柜里放在大太阳下曝晒，简直就是在自己身边放一个未爆弹，也太不安全了吧！
如果前些年有人跟你说，有一种电池比锂电池更不容易火灾，能量密度更高、寿命更长、充放电速度更快，而且成本更低，那么他一定是在骗你。
科技进步到哪，我们就进化到哪，我今天可以放心地用绿学院常说的「演化思维」跟你宣布，经过十多年的研发，终于有一种电池接近上述的各项惊人特质，而且近几年陆续开始小批量试生产，预计在未来十年内可以量产，挑战称霸世界近三十年的液态锂电池(Lithium Ion Secondary Battery)，这颗闪亮的星星就是固态电池！
固态电池也是锂电池家族成员之一，只是一般锂电池电解液是液态，而固态电池使用的电解液则是固态
其实固态电池也是锂电池家族成员之一，只是一般锂电池电解液是液态，而固态电池使用的电解液则是固态，因此命名与液态电池区隔出来。
固态电池看似只是换了一种电解液的形态就如此被重视，就是因为其在理论上解决了当前困扰锂电池，尤其是动力电池产业的两大根本痛点，即安全问题和能量密度。
固态电池改用固态电解质，因此可以避免漏液的问题，且因固态电解质具有较强的阻隔正负极效果，较不易生成锂枝晶而造成短路，安全性自然较高。能量密度的部份，由于固态电池的安全性，故正负极可以选用能量密度更高的材料，例如负极采用锂金属或是正极采用NCMA混合物等，使其能量密度有机会超过锂三元电池。
不过我们也可以想像到它的侷限，因为锂离子就像游泳选手一样，不断在正、负极间来回游动，当锂离子必须在固态介质内游动时，速度一定会比较慢，所以一般固态电池较不适合用来快速充放电，这就是它必须突破的挑战。
三种固态电池技术路线
根据固态电解质材料的不同，目前产业界将固态电池分成聚合物、硫化物和氧化物三大技术路线，其中聚合物属于有机高分子电解质，硫化物与氧化物属于无机陶瓷电解质。
固态电池技术路线一：聚合物
聚合物电解质主要由聚合物基体与锂盐构成，当你让它处于高温状态时，锂离子游得比较快，所以把配方和温度调一调，就可以得到高能量密度，因此成为最先实现产业化的技术方向。但这种电池的最大缺点是它得保持在加热状态才能保有较佳的效能，现在碳中和的压力这么迫切，除非都用绿能加热，否则这条技术路线离商业化仍有一定距离。
固态电池技术路线二：硫化物
无机陶瓷电解质包含硫化物与氧化物，其中硫化物的活性较高，不需额外进行加热，但缺点是电解质和正负电极之间的界面电阻较高，锂离子游动的速度会比较慢，充放电速度较差。除此之外，硫化物还有两大缺点，硫化物固态电池接触空气容易产生有毒性的硫化氢，如何维持安全稳定性及避免与空气进行化学反应是一大要点；加上硫的高活性，生产设备及生产环境的特殊需求将造成高昂成本，这都对未来的量产带来隐忧。
固态电池技术路线三：氧化物
氧化物电解质最大的优点是安全，因此在三大技术路线中，它的安全性最高，但研发难度也最高。氧化物固态电池一旦破裂毁损后，不会产生硫化氢，但因活性不如硫化物，因此锂离子游动的速度更慢，充放电速度相较于聚合物及硫化物较差。
固态电池两大潜在的应用场景
固态电池有机会解决动力电池产业的两大根本痛点，即安全问题和能量密度。因此，层出不穷的电动车火烧车事件，以及大家对储能系统电池的担心，就直指两个潜在的应用场景，也就是电动车及储能系统。
固态电池应用场景一：电动车
对电动车而言，最重要也最昂贵的零件就是电池，其占总成本四成至六成不等，可以说，谁掌握了电池科技，谁就掌握了下一代的电动车科技。因此，大家都想要找到液态锂电池的替代方案，在这机遇之下固态电池这颗新星诞生了，于是电动车成为固态电池潜在的应用场景。
这么好的机遇，为什么会掉到固态电池身上？主要原因有三：
- 不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液、耐高温的固态电解质取代电解液、电解质盐与隔膜，彻底解决电池自燃造成的火烧车问题
- 能量密度有很大机会突破500Wh/kg，此能量密度可将电动车续航力拉高至800公里到1,000公里，比锂三元电池还高
- 固态电池可大幅为电动车驱动系统减重，由于固态电池电芯内不含液体，可大幅降低自燃的风险，故可先串联再封装，减少现有液态锂电池外部串联导致冗余的机构设计；同时因其完全不可燃的特性，BMS温控组件将可大幅度减少，进而提高续航力
固态电池应用场景二：储能系统
相对于电动车来说，储能系统有很多不同的电池选项，但锂电池储能系统能快速反应的优势，对于参与电力系统仍为必要，在储能市场的发展占据一定的重要性。
虽然现阶段固态电池应用到储能系统仍为时尚早，但储能市场早已开始关注固态电池技术的发展，为什么固态电池有机会？主要原因有三：
- 不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液、耐高温的固态电解质取代电解液、电解质盐与隔膜，解决储能系统因电池引起的火灾问题
- 大部份的储能系统不像电动车需要快充，固态电池在这里发挥更加得心应手
- 若能大规模量产，因为固态电池电芯内不含液体，可大幅降低自燃的风险，故可先串联再封装，减少现有液态锂电池外部串联导致冗余的机构设计；同时因其完全不可燃的特性，BMS温控组件将可大幅度减少，进而降低壳体设计成本，在这两种因素之下，达到简化生产流程，提高成本竞争优势
固态电池尚未量产，锂电池仍将称霸储能系统一段时间，毕竟磷酸铁锂电池成本低、相对来说安全性高，且电池循环寿命基本3,000次以上，可以用个八至十年，已可满足现有储能市场的需求。
看完这篇文章相信可以帮助你脱离一知半解，不再靠著吸收碎片化的知识或资讯，片面解读固态电池。如果你还想了解更多，邀请你注册或登入成为绿学院用户，绿色产业最前沿的趋势、商机、人脉、资金一键抵达，也欢迎参加产业小聚，认识更多A咖！