固态电池那么好，为什么就是难产？
在介绍固态电池之前，我们有必要先了解锂电池的基本构成。简单来说，如今的锂电池主要由正极、负极、电解质、隔膜这四部分构成。根据电解质的不同，锂电池又可以分为液态和固态这两种。如今我们所使用的锂电池，基本都是液态电解质（也叫电解液），而未来具有颠覆性的固态电池，实际上就是把液态电解质变为了固态。
熟悉电池的朋友都知道，电池有个非常重要的性能指标叫做--能量密度，这一指标越高就说明在同等重量下电池储存的能量更多。提高电池能量密度的诀窍主要有两点，那就是使用高比能、高电压的电极材料。首先来看看高比能材料，目前液态电池所使用的石墨负极，理论比容量只有372mA·h/g，而锂电池的理想负极材料--锂金属，它的理论比容量达到了3860mA·h/g，二者相差近10倍。
既然锂金属的比容量这么高，那为啥液态电池不将它作为负极材料呢？这背后的原因其实很无奈，简单来说，金属锂负极在充电过程中会产生锂枝晶，日积月累后锂枝晶可能会刺穿电池隔膜，从而导致电池短路、爆炸。另外即便电池没有出现短路，金属锂负极也可能会与电解液产生化学反应，从而不断消耗电极和电解液，最终导致电池寿命大幅缩短。不难看出，液态电池与高比能电极材料的兼容性并不好。
高比能电极材料在液态电池上行不通，那么采用高电压的电极材料是否可行呢？大家都知道，手机、电脑上的电池标的是【容量】，单位是毫安时（mA·h），但汽车电池标的是【能量】，单位是千瓦时（kW·h）。二者的关系非常简单，电池能量=电池容量x电池电压，所以只要提高单体电池的电压，那么整个电池包的能量密度就上去了。
在电池设计中，单体电池的电压是由电极材料自身的电压大小决定的。比如大家比较熟悉的磷酸铁锂电池，它的正极电压在3.6V左右，而三元锂电池的正极电压为4.2V左右。单单从电压这一项就可以看出来，三元锂电池在能量密度方面占有优势。
但如果要进一步提高电极材料的电压，那么在液态电池上又会遇到性能瓶颈。具体来说，液态电池的电解液理论电压上限是4.5V，超过这个电压后，电解液就会分解、产气，也就是大家可能遇到过的电池鼓包现象。
固态电池的优势就体现在前面提到的高比能、高电压。首先固态电解质机械强度很高，可以防止锂枝晶穿刺，所以固态电池能够使用比容量极高的锂金属负极材料，而且仅通过这一改进锂电池的能量密度就可以提升至400W·h/kg。作为参考，目前性能最好的液态三元锂电池能量密度为255W·h/kg，磷酸铁锂更低只有140-160W·h/kg。
除此之外，固态电解质还支持更高的电极电压，只要合理搭配高电压电极材料，固态电池的能量密度甚至可以提升至600W·h/kg。总之，在能量密度方面固态电池具有无可比拟的优势。
在安全性方面，由于液态电池内部的结构更为复杂，并且内部材料不耐高温，所以液态电池更容易发生自燃。更具体的说，液态电池的电解质层、隔膜大约在80-130℃时开始各自分解融化，只要电池内部达到这一温度，就会出现短路、自燃的现象，因此液态电池对散热要求极高。
纯固态电池无疑是新能源车领域最具颠覆性的技术，但是以目前的技术水平来看，纯固态电池并没有完全克服充放电功率小、循环寿命短、成本高等问题，因此纯固态电池的普及还需很长的时间。相比之下，既能提高电池能量密度，又能在寿命、成本之间做到平衡的半固态电池倒是更容易被市场接受，在纯固态电池量产之前，半固态将会是最佳的过渡方案。