对更安全、更持久、更高能量电池的追求正在加速整个储能行业的变革。固态电池（Solid-state battery，SSB）作为一种有望满足这些日益增长需求的技术方案，正受到广泛关注。与使用易燃液体电解质的传统锂离子电池（lithium-ion battery，LIB）不同，SSB依赖于固体材料，如聚合物、硫化物或氧化物，作为电解质和隔膜。这种转变带来了更高安全性、更高能量密度和更优热稳定性的潜力，尤其在与锂金属负极搭配时表现更为突出。然而这些优势也伴随着诸多挑战，包括复杂的界面行为、较慢的离子传输速率以及机械降解等问题，使得其开发与规模化应用面临更大难度。

为展示两种技术的结构差异，图1展示了传统锂离子电池与固态电池的示意图对比。

图1固态电池与传统锂离子电池的示意图

除了示意图外，表1还对传统锂离子电池和固态电池的关键特性进行了并排比较，突出了材料和性能的差异。

表1 传统LIB与SSB的主要区别

这种电池结构的根本性转变在创造新机遇的同时，也增加了复杂性，尤其在材料选择、界面工程和性能优化方面。若仅通过实验室测试来探索所有可能的配置方案，不仅耗时耗资巨大，还常常受限于材料获取和制造工艺的制约。

为了克服这些挑战并加速创新，电池开发人员越来越多地使用虚拟建模和仿真工具。这些工具提供了一种更有效和可扩展的方法来设计和评估固态电池。

在Gamma Technologies，我们已升级GT-AutoLion平台以支持固态电池仿真，帮助电池设计师实现从材料特性到全电芯性能的精准模拟。

GT-AutoLion固态电池建模核心功能：

电解质灵活性：支持聚合物、凝胶、硫化物、氧化物及混合电解质（包括聚合物与无机物的复合体系）。

先进离子传输仿真：模拟单离子与双离子导电机理，精准呈现离子传输过程。

电化学-力学耦合分析：捕捉电池组装过程中的应力累积与压力效应，解析其对性能的影响机制。

自定义电芯架构：支持为隔膜区、阴极区和阳极区分别配置不同电解质；兼容块状、混合型固态电池及锂金属界面关键的多层隔膜结构。

反应表面积建模：考虑由于不完美的固体-固体接触而减少的有效表面积。

离子扩散系数估算：运用Nernst-Einstein关系式，在实验数据缺失时实现扩散系数预测。

完备电解质数据库：整合约24种来自文献与实验的电解质类型（涵盖硫化物、氧化物、聚合物及混合体系）。

实验验证的模型：采用LCO/石墨/聚合物固态电解质构成的2Ah软包电池实验数据对模型进行校准（见图2），仿真结果与实测数据高度吻合。

图2 2Ah固态软包电池在303 K和1C放电时的性能校准