電池聊什麼才顯得內行-1液、固態電池

👉人類社會為求發展，持續在能源的各面向上精進：如擷取、保存、擴大使用場景等。而在氣候變遷的壓力下，能源體系漸漸從化石燃料改為(再生)電能；其中，電池作為電能保存及擴大使用場景的媒介，其重要性不言可喻，也使相關新聞充斥各類平台上。

👉但新聞通常是單木式的報導，而我想嘗試呈現給讀者的是整片樹林。因此會分幾周，從電池的基本原理與液固態電池比較開始，接著進行固態電池三大路徑說明與各自陣營的進度，及最後總結來說明(如圖一)。

圖一

🎁🎁液態電池運作構造🎁🎁

👉所謂的液態電池，指的是液態電解質電池。其運作的基本結構，如下圖二的左半邊所表示。當電池沒接上電路時，電池中的隔膜會中斷負極與正極間的電子通路。當電池接上電路放電時，在隔膜阻絕下，負極的電子被迫從外部電路走到正極，在負極的離子則把液態電解質當作道路，穿過隔膜走去正極。

圖二

👉在液態電解質電池的構造內，隔膜是電池安全、有效的重要構造，因此液態電池有效物質的配置比例、充放電溫度，都要考慮隔膜的功能健全；在這樣的條件限制下，一般認為液態電解質電池的理論能量密度，最高為350 Wh/kg。

🎁🎁固態電池運作構造🎁🎁

👉與液態(電解質)電池構造上有別的地方是，固態電池一般沒有「隔膜」的構造，讓固態電解質傳導離子的同時也擔負隔膜的功用。因為固態電解質電池構造上較簡單，電池內部有效物質的比例較高，理論上能量密度可以達到500Wh/kg。

👉此外，固態電解質電池不會向液態電解質有明顯的受熱膨脹、結凍問題，工作範圍更廣，因此固態電解質電池備受期待。

👉但現實的固態電池，能量密度與量產可能性是比較骨感一點。首先是正負極材料與固態電解質間的離子電導率，不像液態電池那麼高，使固態電池的充放電效率不高。

👉再來是固態電解質的選擇，該材質是否具備良好的可加工性？該種電解質與鋰離子搭配，會不會造成正負極的不穩定？反覆的充放電之後，電池容量剩餘多少？

🎁🎁三大技術路徑與各陣營的解答🎁🎁

👉上面這些問題，目前有三大技術路徑各自登山克服。這三條路分別是固態聚合物金屬鋰電池、固態硫化物金屬鋰電池、固態氧化物金屬鋰電池這三條路，屆時再進一步說明技術的難點與各陣營(已公開)的克服方式。