你一定常常看到電池爆炸的新聞吧，很本能地你一定馬上會覺得手機、電動車、儲能系統很危險：
「三星手機Note 7鋰電池爆炸！全球回收並停止生產」
「特斯拉Model 3驚傳起火爆炸！電池究竟出了什麼問題？」
「全台首例充電站爆炸！Gogoro回應了」
「韓國兩年超過三十起儲能系統鋰電池火災」
「工研院龍井儲能案場驚傳火災！挑動系統安全敏感神經」
確實，一支手機放一顆鋰電池就可能爆炸，一個密閉空間放超過上百顆甚至上萬顆的鋰電池芯，然後讓它在馬路上走來走去，或是裝在貨櫃裡放在大太陽下曝曬，簡直就是在自己身邊放一個未爆彈，也太不安全了吧！
如果前些年有人跟你說，有一種電池比鋰電池更不容易火災，能量密度更高、壽命更長、充放電速度更快，而且成本更低，那麼他一定是在騙你。
科技進步到哪，我們就進化到哪，我今天可以放心地用綠學院常說的「演化思維」跟你宣布，經過十多年的研發，終於有一種電池接近上述的各項驚人特質，而且近幾年陸續開始小批量試生產，預計在未來十年內可以量產，挑戰稱霸世界近三十年的液態鋰電池(Lithium Ion Secondary Battery)，這顆閃亮的星星就是固態電池！
固態電池也是鋰電池家族成員之一，只是一般鋰電池電解液是液態，而固態電池使用的電解液則是固態
其實固態電池也是鋰電池家族成員之一，只是一般鋰電池電解液是液態，而固態電池使用的電解液則是固態，因此命名與液態電池區隔出來。
固態電池看似只是換了一種電解液的形態就如此被重視，就是因為其在理論上解決了當前困擾鋰電池，尤其是動力電池產業的兩大根本痛點，即安全問題和能量密度。
固態電池改用固態電解質，因此可以避免漏液的問題，且因固態電解質具有較強的阻隔正負極效果，較不易生成鋰枝晶而造成短路，安全性自然較高。能量密度的部份，由於固態電池的安全性，故正負極可以選用能量密度更高的材料，例如負極採用鋰金屬或是正極採用NCMA混合物等，使其能量密度有機會超過鋰三元電池。
不過我們也可以想像到它的侷限，因為鋰離子就像游泳選手一樣，不斷在正、負極間來回游動，當鋰離子必須在固態介質內游動時，速度一定會比較慢，所以一般固態電池較不適合用來快速充放電，這就是它必須突破的挑戰。
三種固態電池技術路線
根據固態電解質材料的不同，目前產業界將固態電池分成聚合物、硫化物和氧化物三大技術路線，其中聚合物屬於有機高分子電解質，硫化物與氧化物屬於無機陶瓷電解質。
固態電池技術路線一：聚合物
聚合物電解質主要由聚合物基體與鋰鹽構成，當你讓它處於高溫狀態時，鋰離子游得比較快，所以把配方和溫度調一調，就可以得到高能量密度，因此成為最先實現產業化的技術方向。但這種電池的最大缺點是它得保持在加熱狀態才能保有較佳的效能，現在碳中和的壓力這麼迫切，除非都用綠能加熱，否則這條技術路線離商業化仍有一定距離。
固態電池技術路線二：硫化物
無機陶瓷電解質包含硫化物與氧化物，其中硫化物的活性較高，不需額外進行加熱，但缺點是電解質和正負電極之間的界面電阻較高，鋰離子游動的速度會比較慢，充放電速度較差。除此之外，硫化物還有兩大缺點，硫化物固態電池接觸空氣容易產生有毒性的硫化氫，如何維持安全穩定性及避免與空氣進行化學反應是一大要點；加上硫的高活性，生產設備及生產環境的特殊需求將造成高昂成本，這都對未來的量產帶來隱憂。
固態電池技術路線三：氧化物
氧化物電解質最大的優點是安全，因此在三大技術路線中，它的安全性最高，但研發難度也最高。氧化物固態電池一旦破裂毀損後，不會產生硫化氫，但因活性不如硫化物，因此鋰離子游動的速度更慢，充放電速度相較於聚合物及硫化物較差。
固態電池兩大潛在的應用場景
固態電池有機會解決動力電池產業的兩大根本痛點，即安全問題和能量密度。因此，層出不窮的電動車火燒車事件，以及大家對儲能系統電池的擔心，就直指兩個潛在的應用場景，也就是電動車及儲能系統。
固態電池應用場景一：電動車
對電動車而言，最重要也最昂貴的零件就是電池，其占總成本四成至六成不等，可以說，誰掌握了電池科技，誰就掌握了下一代的電動車科技。因此，大家都想要找到液態鋰電池的替代方案，在這機遇之下固態電池這顆新星誕生了，於是電動車成為固態電池潛在的應用場景。
這麼好的機遇，為什麼會掉到固態電池身上？主要原因有三：
- 不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液、耐高溫的固態電解質取代電解液、電解質鹽與隔膜，徹底解決電池自燃造成的火燒車問題
- 能量密度有很大機會突破500Wh/kg，此能量密度可將電動車續航力拉高至800公里到1,000公里，比鋰三元電池還高
- 固態電池可大幅為電動車驅動系統減重，由於固態電池電芯內不含液體，可大幅降低自燃的風險，故可先串聯再封裝，減少現有液態鋰電池外部串聯導致冗餘的機構設計；同時因其完全不可燃的特性，BMS溫控組件將可大幅度減少，進而提高續航力
固態電池應用場景二：儲能系統
相對於電動車來說，儲能系統有很多不同的電池選項，但鋰電池儲能系統能快速反應的優勢，對於參與電力系統仍為必要，在儲能市場的發展佔據一定的重要性。
雖然現階段固態電池應用到儲能系統仍為時尚早，但儲能市場早已開始關注固態電池技術的發展，為什麼固態電池有機會？主要原因有三：
- 不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液、耐高溫的固態電解質取代電解液、電解質鹽與隔膜，解決儲能系統因電池引起的火災問題
- 大部份的儲能系統不像電動車需要快充，固態電池在這裡發揮更加得心應手
- 若能大規模量產，因為固態電池電芯內不含液體，可大幅降低自燃的風險，故可先串聯再封裝，減少現有液態鋰電池外部串聯導致冗餘的機構設計；同時因其完全不可燃的特性，BMS溫控組件將可大幅度減少，進而降低殼體設計成本，在這兩種因素之下，達到簡化生產流程，提高成本競爭優勢
固態電池尚未量產，鋰電池仍將稱霸儲能系統一段時間，畢竟磷酸鐵鋰電池成本低、相對來說安全性高，且電池循環壽命基本3,000次以上，可以用個八至十年，已可滿足現有儲能市場的需求。
看完這篇文章相信可以幫助你脫離一知半解，不再靠著吸收碎片化的知識或資訊，片面解讀固態電池。如果你還想了解更多，邀請你註冊或登入成為綠學院用戶，綠色產業最前沿的趨勢、商機、人脈、資金一鍵抵達，也歡迎參加產業小聚，認識更多A咖！