更新时间：2024-09-21 15:10
半固态电池（semi-solid flow cell， SSFC；全称：轻型半固态流体锂离子充电电池），是由美国麻省理工学院科学家于2011年研制而成的一种新型半固态液流电池。
电动汽车的发展受到电池技术的制约，主要问题在于电池的体积大、成本高昂以及空间利用率低下。此外，传统的电池组结构复杂，由数百个电池单体组成，每个电池单体又包含多个固体电极。而这款半固态电池减少了普通电池内的“无效材料”，提高了电池的能效。它的成本为电动汽车所用电池的三分之一，却能让电动汽车一次充电的行驶里程加倍。在半固态电池中，电极是由微小的锂化合物粒子与液态电解液混合而成的泥浆状物质构成。半固态电池已经应用于无人机、新能源汽车、智能穿戴设备等领域。
半固态电池工作时，会运用两束这样的泥浆流，其中一束带有正电荷，另一束带有负电荷。这两束泥浆流都通过铝集电器和铜集电器，而在两者之间，有一个能透水的膜。当两束泥浆流经这个膜时，锂离子会进行交换，导致电流在外部流动。当电池需要充电时，只需施加一个反向电压，使得离子反向穿过膜，回到它们原本应该所在的泥浆流中。
fcv的发展受到电池技术的制约，主要问题在于电池的体积大、成本高昂以及空间利用率低下。以日产聆风为例，其电池内部的三分之二体积充斥着起结构支撑作用的非电力生成材料。此外，传统的电池组结构复杂，由数百个电池单体组成，每个电池单体又包含多个固体电极。这些电极上附着金属箔集电器，并通过塑料薄膜进行隔离。若要提高电池的储能能力，就必须增加电极材料的数量，这导致需要更多的金属箔和塑料薄膜。
麻省理工学院陶瓷工艺教授、24M公司联合创始人、A123电池公司前创始人之一的蒋业明(Yet-Ming Chiang，音译)与同事提出了“液流电池”的概念，以带有细微颗粒的悬浮液作为电极，通过泵送的方式在电池中循环。
在常规电池中，离子在液体或粉末电解液中穿梭于两个固体电极之间，从而驱动电子在连接电极的外部导线上流动，产生电流。半固态电池中，电极是由微小的锂化合物粒子与液态电解液混合而成的泥浆状物质构成。电池工作时，采用两束这样的泥浆流，其中一束携带正电荷，另一束携带负电荷。这两束泥浆流都流经铝集电器和铜集电器，两个集电器之间有一个能透水的膜。当两束泥浆流经这层膜时，它们之间会发生锂离子的交换，导致电流在外部流动。若要重新为电池充电，只需施加一个反向电压。这一电压促使离子反向穿越膜层，回到它们原本所在的泥浆流中。
电池中任一侧电极不含液体电解质，另一侧电极含有液态电解质。或者单体中固体电解质质量或体积占单体中电解质总质量或总体积之比的一半。
这种电池有三种充电方式可供选择：抽出失效的泥浆并注入新鲜的泥浆；前往充电站，在此处用新鲜泥浆取代失效的泥浆；用电流给泥浆重新充电。采用前两种方法，只需几分钟就能给电池充满电。
美国麻省理工学院研制的半固态电池，较传统电池减少了电池内的“无效材料”，而且提高了电池的能效。
锂“半固体”流体电池每单位体积传递的电力是传统电池的10倍。半固态电池每制造出1千瓦时电力的成本为250美元，为现有电池成本的三分之一。而且，充电一次，fcv可行驶300公里，是现有电池的2倍。
在无人机领域，可谓是对半固态电池用最多的一项领域。由于续航时间的限制，对无人机电池的能量密度的突破一直都是行业无人机、竞技类无人机、娱乐类无人机的追求。在行业内做得比较有声望的格氏电池品牌拥有者深圳市格瑞普电池有限公司就在这方面颇有建树。能量密度提升到275Wh/kg~290Wh/kg，较行业水平提升25%以上。
新能源汽车一直无法快速地被大众广泛认可的原因就是在能量密度以及续航方面无法进一步提升。现在比亚迪的刀片电池等都是新研发的高能量密度电池。但是对于半固态电池来说，如果很好地运用在新能源汽车的话，突破一定限制不成问题。
美国麻省理工学院科学家研制的锂”半固体”流体电池每单位体积传递的电力是传统电池的10倍。半固态电池每制造出1千瓦时电力的成本为250美元。充电一次，fcv可行驶300公里。
智能穿戴设备是各大厂家争相进入的红海市场，不同于手环之类的电池续航时间长，手表之类的电池续航差，如果换成半固态电池此情况将有所改善。
除了应用于电动汽车外， 还能以低成本制造出更大规格该类电池，以满足公共设施大容量电能储存的需求， 有利于促进具有间歇性和不可预 测性的包括风能和太阳能在内的可再生能源并网 发电。
纽约城市大学能源研究所的丹·施丹戈特表示：“这件技术令人兴奋。但即使该研究团队5年内研制出电池模型，建立配套的充电站可能需要更长时间。”
财经评论员张雪峰向新能源前瞻表示，半固态电池借用现有液态电池设备和工艺，相对于全固态电池来说，仅有少量工艺需要进行调整，这降低了产业转型的门槛。在成本方面，固态电池数倍于半固态电池的造价，也给了半固态电池“机会”。根据中邮证券测算，半固态电池较液态电池成本高出30%以上。预计半固态电池规模化量产后，成本比液态锂电池高10%-20%。而据日本科学技术振兴机构估算，制造全固态电池所需的设备成本是锂离子电池的10-20倍中国银河的研报显示，半固态电池2024年即有望在新能源汽车市场量产装车，2030年可见大规模商业化的全固态动力电池。2024或成为半固态电池“装车元年”。
中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高曾预计，2025-2030年将是半固态电池取得大发展的黄金时期。
先进工艺诞生 锂电池的制造成本减半.环球科技.2024-03-11
美研制出新型半固态液流电池.中国科学院.2024-02-26
【每日科普】什么是半固态电池?.微信公众平台.2024-02-22
美麻省理工研制出新型半固态液流电池.第一电动.2024-03-11
半固态电池，何时能唱主角?.网易.2024-02-22
半固态电池迎量产契机，这些厂商产品年内望装车.百家号.2024-02-22