（１５）半固態與全固態有何不同？
以汽車產業為首的各家企業目前都在推動次世代電池的開發。好比說，Ｎｉｓｓａｎ在２０２２年四月的全固態電池的開發狀況記者會中，該公司的副社長中畔邦雄先生就說明了該公司的態度是：「為了活用安全性等優點，本公司並非選擇半固態電池，而是以全固態電池的開發與實用化為最優先」。
然而，這裡提到的「半固態電池」到底是怎樣的電池呢？
至今為止，關於電池的相關報導中，出現「半固態電池」或「全固態電池」、或是直接簡單說成「固態電池」這種專有名詞的機會是越來越多了。而且如果去看英語圈世界的報導或文獻，也不只會看到「全固態（all-solid state）」、「半固態（semi-solid state）」這兩種名詞，還會看到「準固態（quasi-solid state）」或「固液混合（hybrid）」等等表現類似意義的名詞存在。
這次就想要針對這些看起來似懂非懂的「固態電池」，將其材料構成整理起來並加以說明。
尚無明確定義的固態電池
如同之前所介紹過的一樣，在過去的鋰離子電池中會使用電解液這種液體狀的電解質。構成電解液的液體成分中，常常會使用可燃性的有機溶媒，所以會出現使用溫度的限制與燃燒風險等問題。
為了解決使用電解液會產生的種種問題，把電解質從液體更換成固體材料時，為了區別過去的液態電池，所以就把這種電池稱為「固態電池」。不過，如前所述，就算是都稱呼為「固態電池」，也是有許多不同的種類與組成混在一起。
會造成「固態電池」的名稱定義如此混亂，最大的的問題就來自於目前沒有萬人皆可明白的清楚定義。
好比說根據「液態→半固態→準固體→全固態」的順序，將電池中含有液體成分的比率（好比說ＸＸ百分比以下的電池，就稱為ＸＸ％固態電池）來做為區分電池名稱依據的做法，但也有不管固液共存狀態的含有比率，全部稱呼為「半固態」或「固液共存」的做法，甚至也有即便電池中明顯含有液體，也還是稱為「全固態電池」的例子；總之，目前在名稱上就是極度混亂的狀態。
也是這樣，就算在報導或文獻中看到了「固態電池」的敘述，實際上也是要很慎重來判斷其為何種電池的必要。
這次為了讓說明更加簡明，所以使用以下的定義來進行分類：
液系電池→只使用電解液作為電解質的傳統構造之電池。
全固態電池→只使用固體物質來做為電解質、換句話說構成原料全部都是固體的電池。
半固態電池→電池內部（特別是電解質周邊）是由固體原料與液體原料以甚麼形式來維持共存的全部各種電池。
如上所示，這樣的分類方式，對於被區分成半固態電池的原料構成來說是自由度最高的方式，因為只要是液體與固體混合的形式，不管其構造或比率為和，通通都稱呼為「半固態電池」。而對於構成自由度這麼大的「半固態電池」而言，也可以考慮再細分為（１）膠狀聚合物型、（２）黏土型、（３）液體添加型三大類。
（１）膠狀聚合物型
這種膠狀聚合物型電池，一般也稱呼為「鋰聚合物電池」或「LiPo電池」。這種電池是讓電解液中含有高分子膠狀物來降低流動性，使得這種電池會比傳統的液態電池更難漏液或降低起火的風險。
現在通常都是使用二氟乙烯類的共重合體製成的高分子膠狀物來加入電解質之中，而這種電池也經常使用在以智慧型手機為首的各種產品之中。
目前根據報導，有很多以中國電池廠為首的業者製造出來的「固態電池」使用在電動車上。特別是２０２１年１月９日中國的電動車新創企業蔚來汽車（ＮＩＯ）在其「ＮＩＯ Ｄａｙ２０２０」活動中宣告了要在２０２２年推出採用１５０ｋＷｈ固態電池的新型車款，讓人印象深刻；但通常這種報導中提到的「固態電池」大多可以認定成是從鋰聚合物電池（膠狀聚合物型的半固態電池）改良而來的電池。
在２０２２年５月，中國的電池製造商國軒高科在第十一屆科技大會中，發表了要將能量密度３６０Ｗｈ／ｋｇ的車用半固態電池量產化的消息。而使用這種車用半固態電池的話，續航距離最大可到１０００公里、時速０～１００公里的加速時間可以達到３．９秒的水準。該公司預計在２０２２年底之前將會有車廠導入此顆電池，因此正在推動建立大量生產的產線，目標是２０２３年正式進行大規模量產。
類似這種最新型的膠狀聚合物型的半固態電池，其值得注目的焦點，還是在膠狀聚合物的「功能性」上。好比說難燃性膠狀物可以降低起火的風險，這些聚合物也能形成高能量密度、但不太穩定的活性物質的保護膜、而讓電池容量增大。因此採用這些擁有特殊功能的聚合物，也可能製造出比傳統鋰聚合物電池更加優異的電池。
此外以前介紹過、屬於「雙極型電池」中的一種的「全塑膠電池」，其電解液也是一種膠狀聚合物，因此也可以分類為「膠狀聚合物型電池」。
（２）黏土型
黏土型電池是在正極／負極的電極材料中使用將電解液塑造成黏土狀材料的電池。
以前的液態鋰離子電池，一般來說會有將電極材料混合而成、可以稱為「漿狀物」的合成塗料塗布在金屬箔上的塗布／乾燥製程。而黏土型的半固態電池，並不是使用前述的膠狀聚合物類型的高分子材料來做為相當於結合電極材料的結合物，而是使用製成半固體黏土狀的材料作為厚膜電極，成為這種電池的一種特徵。這種構造，則是具有了高安全性、壽命長、成本較低等等優點。
在日本，則有京瓷公司開發的住宅用儲電系統中，使用了這種黏土型電池。
（３）液體添加型
如前所述，只使用固體材料作為電解質、構成原料也全部都是固體的電池是分類為「全固態電池」。說到全固態電池的好處，就是能縮短充電時間、充滿電一次的行走距離也能夠大幅提升，甚至被期待為可以改變電動車生態、而備受注目的新型電池技術。
不過，如同Ｔｏｙｏｔａ公司在２０２１年９月７日舉行的線上說明會中所提，隨著充放電過程的活性物質體積變化，會讓固體電解質與活性物質之間產生空隙，而會使得電池壽命等等重要規格降低。這是目前全固態電池必須面對的一大技術課題。
為了解決這個問題而想出來的構造，就是「液體添加型」的半固態電池。因為這種構造的電池可以讓活性物質體積發生變化後，也能與固態電解質維持良好的接觸界面，因此就在原本的全固態電池中加入稍微有些流動性的液體材料或是具有彈性的膠狀聚合物，來填補體積變化造成的空隙。
好比說，目前就可以看到已經公開的專利中，使用了離子液體做為電極添加劑來形成良好界面的例子。此外日本ＮＧＫ公司所開發的可以到達耐溫１０５度的車載用電池「EnerCera」中，其構造中也是在多孔質陶瓷中滲入少量的電解液，因此也可以歸類於「液體添加型」的半固態電池。
以上就是簡單整理了半固態電池的三大分類以及各自的特色。
而這些半固態電池的好處之一，就是能夠「快速實用化」。比起技術難度較高、現在全世界的研究／開發團隊還在埋首開發的全固態電池來說，半固態電池算是一種實用性較高的技術。
另一方面，雖說是微量，但構造中畢竟還是含有液體成分存在，半固態電池比起全固態電池還是比不上後者的使用溫度環境更廣、起火燃燒的可能性更低等等不利之處。因此Ｎｉｓｓａｎ公司才會如前述的記者會上公開宣稱，該公司會以全固態電池的開發為優先，而不考慮半固態電池的研究。
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