清华大学核研院何向明团队：固态电池，到底安不安全？

清华大学核研院何向明团队在固态电池安全性研究方面取得了重要进展。该团队自2006年开始电池安全性的研究，对安全性的理解不断深入，对安全性的机理科学研究也不断深入发展。何向明教授认为，电池安全性既有科学挑战，又有需求导向，是真正驱动市场技术发展的动力。

固态电池被认为是解决液态锂电池安全和续航里程问题的“完美”方案。2022年4月发表在《科学》杂志上的一篇论文《固态电池比（液态）锂电池更安全吗》探讨了三种热失控场景下，液态锂电池、带有一定量电解液的半固态电池、全固态电池的热释放和温升上限。研究发现，在外部加热导致的热失控状态下，全固态电池的热失控表现优于半固态和液态锂电池。由于全固态电池的固态电解质密度高，形成一个有效的气体屏障，可以防止负极锂和正极释放的氧气之间的接触，在这种假设情景下，不会有明显的热量释放。

然而，固态电池的安全性并非完美无缺。在枝晶穿透电解质而导致短路故障和固态电解质发生故障的场景中，全固态电池和半固态电池的安全性并不比液态锂电池好。武汉大学化学与分子科学学院教授艾新平指出，全固态电池能量密度高、安全性也好的说法，其实是偷换概念。它可能没有那么易燃，但是一旦出事故，硫化氢就出来了，不会烧死人但是会把人熏死。

成本高昂是全固态电池的另一大痛点。这主要受限于两点：一是原材料的成本问题，例如锂硫化物的价格是碳酸锂的5-10倍左右；二是全固态电池对于生产环境与原材料纯度的要求极高，导致对于生产设备的投资较高。有预计认为全固态电池的成本至少是锂离子电池的两倍。

尽管面临诸多挑战，固态电池仍被视为下一代电池技术的重要发展方向。中国科学院院士孙世刚指出，高能量固态电池，锂金属目前是电位数最低的、能量密度最高，它的一个问题是锂枝晶的生长，还有固固界面兼容性差、离子传输阻力大，导致电池动力性能差。这些问题不解决，我们要发展高能量密度的固态电池都会面临着新的挑战的问题。

目前，业界采用半固态电解质的方法解决间隙问题，形成稳定界面。零跑汽车副总裁、浙江凌骁能源总经理宋忆宁认为，全固态电池的导电介质是互不相容，从基本理论来讲，没有在自然界发现一个新的物质、没有一个比较好的物质作传导、没有成熟的工艺、没有一个低成本的方案来实现，它的规模化很难。

总的来说，固态电池在安全性方面确实具有潜在优势，但同时也面临着技术、成本和产业化等方面的挑战。清华大学核研院何向明团队的研究成果为固态电池的安全性评估提供了重要参考，也为未来固态电池技术的发展指明了方向。随着研究的深入和技术的进步，固态电池有望在不远的将来实现产业化应用，为新能源汽车产业带来革命性变革。