成熟的锂离子电池技术存在其固有的局限性。
自1991年问世以来，锂离子电池在全球范围内取得了巨大成功。然而，这并不能掩盖其在安全性、性能、外形尺寸和成本方面固有的局限性。
目前大多数锂离子电池技术采用液态电解质，例如溶于有机溶剂中的锂盐，如LiPF6、LiBF4或LiClO4。然而，由于负极处电解质分解而形成的固态电解质界面会限制有效电导率。此外，液态电解质需要昂贵的隔膜来分隔正负极，以及防漏外壳。因此，这类电池的尺寸和设计自由度受到限制。另外，液态电解质还存在安全和健康隐患，因为它们使用易燃和腐蚀性液体。特别是三星的“火门”事件，凸显了即使是大型公司在使用易燃液态电解质时也会面临的风险。.
目前高端锂离子电池在单体电池层面可实现超过700 Wh/L的能量密度，电动汽车的最大续航里程约为500公里。高镍正极材料的改进可以进一步提高能量密度，但活性材料的特性可能会限制能量密度的提升。.
固态电池可能会改变游戏规则。
固态电解质允许集成高性能材料，例如锂金属和高压正极材料。然而，人们发现第一代固态电池可能包含类似的活性电极材料，只是将液态电解质替换为固态电解质。在这种情况下，固态电池在能量密度方面并不比液态锂离子电池具有明显的优势。.
然而，固态电池在这种情况下仍然具有优势。由于电极和电解质均为固态，固态电解质同时起到隔膜的作用，从而省去了某些组件（例如隔膜和外壳），使得电池体积和重量得以降低。这使得电池组中的电芯排列更加紧凑。例如，双极排列方式可以提高电芯的电压和容量。简化的连接方式也为电池组腾出了更多空间，可以容纳更多电芯。.
此外，由于固态电池更耐温度变化和物理损伤，因此无需使用易燃的液态电解质，从而可以制造出更安全、更耐用的电池。固态电池在性能衰减前可以承受更多的充放电循环，从而拥有更长的使用寿命。安全性的提高意味着电池模块/组中所需的安全监控电子元件更少。.
因此，尽管第一代固态电池的能量密度可能与传统的锂离子电池相似，甚至更低，但电池组中可用的能量可能与后者相当，甚至更高。.
由于固态电解质具有更宽的电化学窗口，因此可以使用高压正极材料。此外，高能量密度的锂金属负极可以进一步将能量密度提升至1000 Wh/L以上。这些特性有望使固态电池成为颠覆性技术。.
相互竞争的技术使决策变得困难。
对多家固态电池公司的投资反映了固态电池的巨大潜力。然而，固态电池并非基于单一技术，而是存在多种技术方案。固态电解质大致可分为三类：有机型、无机型和化合物型。在无机型电解质中，八种常见的类型分别是：LYSICON 型、硫银矿型、石榴石型、NASICON 型、钙钛矿型、LiPON、氢化锂和卤化锂。LYSICON 型和硫银矿型属于硫化物体系，而石榴石型、NASICON 型、钙钛矿型和 LiPON 则属于氧化物体系。.
固态电解质技术方案。来源：IDTechEx
聚合物、氧化物和硫化物体系之间的竞争格局仍不明朗，电池公司同时测试多种方案的情况十分普遍。聚合物体系易于加工，且更接近商业化，但其相对较高的工作温度、较低的抗氧化能力和较差的稳定性构成了挑战。硫化物电解质具有离子电导率高、加工温度低、电化学稳定性窗口宽等优势，这些特性使其极具吸引力，许多人认为它是最佳选择。然而，其制造难度以及生产过程中可能产生的有毒副产物阻碍了其商业化进程。氧化物体系稳定且安全，但其较高的界面电阻和较高的加工温度也带来了一些整体上的难题。.
本报告对各项技术进行了详细介绍、分析和比较。如需更深入了解固态电池技术、主要厂商、市场、机遇、挑战等信息，请参阅 IDTechEx 报告。.
