李守仁/ 健行科技大學；白立文/ 工研院材化所
全固態電池
圖九為採用電解液之鋰離子電池的示意圖，圖十為採用固體電解質之全固態電池的示意圖。全固態電池的基本化學反應與現行的鋰離子電池相同，只是正極、負極間的鋰離子傳導不經由電解液，而是藉由固體電解質來進行。
圖十、使用固體電解質的全固態電池示意圖
因此，全固態電池具有以下特色：
1. 高能量密度：可以使用高電位之正極材料、於電池內可以有串聯或並聯的排列。
2. 高安全性：由於電解質是固體，可避免漏液造成的發火、爆炸，高溫環境下亦可使用。
3. 長壽命：相較於電解液系電池，活性物質與固體電解質間的副反應較少。
目前市售鋰離子電池的電解液於 5V (vs Li/Li+)電位附近即氧化分解。因此，其正極採用 4V級的活性物質。在固體電解質中存在者為於 10V狀態仍不會氧化分解的材料。如果改用此種電解質，即可搭配組合 5V以上的高電位正極活性物質。此外，由於全固態電池沒有使用電解液，單電池無需加裝外殼即可直接進行串聯或並聯，因此可組成較現有之鋰離子二次電池具更高能量的多層積層型全固態電池(圖十一)。
圖十一、多層積層型全固態電池的組成
由於未使用具可燃性的電解液，減少了發火的危險性，全固態電池可用於含電解液之鋰離子電池無法使用的高溫環境。同時也因未接觸電解液，可減少來自電解液分解的副反應而延長電池的循環壽命。
電池電阻大是固體電解質的致命缺點。由於鋰離子的傳導是藉由活性物質與電解質粒子間的接觸來進行，相較於使用電解液之鋰離子電池，全固態電池內的鋰離子傳導率較低。可藉由電解質材料、活性物質材料、材料表面處理、製程改善等提升全固態電池的鋰離子傳導率。
基本上，全固態電池的正負極電極反應與鋰離子電池相同。因此，全固態電池的正負極可沿用已量產之鋰離子電池的相同材料。如果採用適當的固體電解質材料，即可採用具有更高電位的正極材料。