首先说结论，全面超过现有锂电池的锂固态电池在最近5-10年内不大可能批量生产。至于有哪些问题，这个后面再说，先稍微说下固态电池的原理和特点。
现有动力锂电池的构造：
正极（含锂化合物）、负极（碳素材料）、电解液（非水液态电解质）构成。
充电时，正极上的锂原子失去电子，被氧化成了锂离子（脱嵌），然后在电解液中运动，跑到了负极，与流经外部电源的电子互相结合，又还原成了锂原子，嵌入到了负极碳层的微孔中。
放电时，就是相反的一个过程，镶嵌在负极碳层中的锂原子，失去了电子，被氧化成了锂离子，回到电解液中，运动到了正极，与流经负载的电子结合，再度还原成了锂原子（嵌入）。
所以，充放电过程中，锂离子在正负极材料之间往返脱嵌，这种电池又被形象地称为“摇椅电池。”
而固态锂离子电池，最明显的改变就是把里面的电解液给换成了固态的电解质了。
优点一，能量密度大幅提升
因为高电压的正负极材料怕和电解液溶解发生反应而不敢用。目前针对钴酸锂的电解质溶液可以充电到4.45V。如果继续充到更高的电压， 液态电解液就会承受不住而被氧化，正极表面也会发生不可逆的相变。如果是固态电解质，那么就能用提高电池能量密度的高电压正负极材料，比如可以提高到5V，这样在现有正负极下就能使得整体能量密度显著提升。
另一个好处则可以改变现在的正负极材料体系来提升能量密度，比如负极可以采用金属锂，正极采用硫化物或空气，对应锂硫电池和锂空电池，理论能量密度达到当前锂电池理论值(387wh/kg)的7-10倍。
另外因为固态电池内部不含液体，可实现电芯内部的多层设计，减少了电阻组装壳体等用料，有效减少电池其它配件的配重。这也相当于提升了整体电池包的系统能量密度。
优点二，安全性高。
固体电解质因为不挥发、不燃烧，能够有效避免有机液态电解质漏液、着火、爆炸等安全隐患。无论是聚合物固体电解质还是无机固体电解质，在实验室的相关实验中，针刺、挤压、加热、短路、过充均不起火、不爆炸。安全性比现阶段的锂动力电池要高上许多。
综合起来，固态电池的优点：
- 内芯安全性高，不泄露不挥发不易燃
- 自放电大幅降低
- 极高的能量密度，理论值接近当前液态电解质锂电池理论值的10倍
- 更易设计电池的大小和形状，更能实现动力电池的定制化
所以，为什么固态电池号称是锂电池的终极形态，就是因为真正的固态电池对比现在的锂电池来说，优势太大了。
而按照动力电池的国家发展目标，2020年，单体电芯能量密度达到350Wh/Kg,2025年单体电芯能量密度达到400Wh/Kg,2030年达到500Wh/Kg。
而国家动力电池规划发展的目标，本身就是冲着固态电池、锂硫电池这些新体系去的，以现在的锂动力电池，理论限制死了，是不可能达到2025年的要求的。
目前固态电池的难点：
固态电解质的离子电导率还低于液态电解质，固态电解质的高界面阻抗也会影响到锂离子在界面之间的传输。另外固态电解质与正负极贴合不好导致的界面相容性较差，同时充放电过程中，电极活性物质体积会随着循环产生4%左右的体积膨胀和收缩，容易导致界面分离。
就像之前回答说的锂动力电池工艺的涂布和辊压一样，能量密度高反而会影响锂离子的传输。
下图是现有固态电池主要体系类别和优缺点，要么是技术成熟的室温离子电导率低，要么就是离子电导率的问题解决了，但成本高开发难度大，对生产环节要求过于苛刻。
比如硫化物的方案虽然离子电导率高，但在应用中也存在很多问题，如硫化物的正负极界面不稳定，电化学稳定性差，硫化物需要在惰性气体环境下处理，导致了基本无法大型工业化量产。
所以现阶段，三大方向，聚合物，氧化物，琉化物都有各自优缺点，最终还是要实验室里能够拿出来一个综合化考量，各方面都能达到要求的样品，然后通过样品小批量实验室测试，中等批量产线试产来逐渐完善其工艺，使其成熟到方方面面可控，才能最后投放到市场，这中间的环节预计都是以5-10年起的。
但虽然有种种困难，但固态电池也是基本所有车企及动力电池厂商看好的主流发展方向。
Bloomberg数据预计，2028-2035年，采用固态电池的电动车将增长37倍，而固态电池的成本将下降至40美元/KWh，甚至低于液态电池。
位于圣何塞的QuantumScape电池初创公司，已收到汽车制造商和金融投资约十亿美元的投资，用于研究电动汽车的固态锂金属电池。
大众汽车几度增持QuantumScape的股份，投资总金额达3亿美元，目的是推进固态电池的联合开发，并为其大规模生产做好准备，目前QuantumScape 的市值已超过百亿美元。
国外其他车企品牌，如日产、现代、通用、福特、戴姆勒都给出了固态电池搭配车型的大概上市时间，从2025年到2030年之间，对固态电池的车型进行量产。但说老实话，这个目标估计很难达成。
尤其是丰田，目前看来是投资固态电池力度最大，最有可能率先成功攻克量产化难题的车企。早在2020年6月，丰田搭载全固态锂电池的车辆，已经开始了在道路上的试车。在今年9月份，丰田给出了到2030年，将投资人民币约880亿元的高额预算，用于开发新型动力电池和电池供应链，以保证未来10年的汽车动力电池技术的领先。
下图是丰田给出的固态电池的相关蓝图。
但不管是需要5年，还是需要10年，还是需要15年，才能真正迎来完美固态电池的量产。但这个风口是继汽车全球电动化的第二大风口。很多传统车企，如丰田等日本车企、大众等德国车企已经错过了第一时间进入电动汽车的风口而吞下了苦果。
而接下来的固态电池量产是有可能真正颠覆汽车行业，这种使得电动车续航/安全远远超过现有汽车、成本又低于现在汽车的技术。一旦成功，将会彻底宣告新时代的到来，摧枯拉朽地打败原有的燃油汽车和锂动力（液态电解质）汽车，造成相关供应链体系的翻天覆地，是不可能有车企敢错过的，无论国内还是国外。
（图片来源网络，侵删！）
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：Will.liu
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