電池是任何電動汽車的基本組成部分，而固態(tài)電池現(xiàn)在被視為該行業(yè)潛在的游戲規(guī)則改變者。

　　它們可以提供更大的能量密度，比鋰離子電池充電更快，并將電動汽車的碳足跡減少40%。

　　什么是固態(tài)電池，是什么使它們與鋰離子電池不同？

　　固態(tài)電池是具有陽極、陰極和電解質(zhì)的電化學(xué)電池，與任何其他電池一樣。它們之間的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的狀態(tài)。

　　與使用液體電解質(zhì)的鋰離子電池不同，固態(tài)電池使用固體電解質(zhì)。

　　固態(tài)電池的優(yōu)點

　　液體電解質(zhì)使鋰離子電池在高溫下易燃易揮發(fā)。

　　相比之下，固態(tài)電解質(zhì)提高了穩(wěn)定性，降低了爆炸或火災(zāi)的風(fēng)險。

　　固態(tài)電池的不可燃特性也降低了熱失控的風(fēng)險。

　　同時，固態(tài)電池擁有更好的環(huán)境效益。根據(jù)Minviro的Transport&Environment(T&E)進行的研究，固態(tài)電池可以將電動汽車的碳足跡減少約39%。

　　研究還表明，如果使用可持續(xù)來源的原材料生產(chǎn)固態(tài)電池，新技術(shù)可以進一步降低電池的氣候影響，與目前的鋰輝石和沉積粘土鋰源開采技術(shù)相比，其對環(huán)境的影響要小得多。

　　鋰離子電池增加了鋰和其他稀土元素的提取量。鋰目前還未被列為關(guān)鍵元素，但2030年，約有1200萬輛電動汽車使用的鋰離子電池將達到使用壽命，并成為廢物。這些電動電池必須進行回收，以防止危險廢物的產(chǎn)生，減少環(huán)境污染，確保未來鋰供應(yīng)的可用性，并且降低原材料的成本。

　　然而，從這些廢電池中回收材料并不是無污染的。例如，火法冶金回收是一個需要能源的過程，通過產(chǎn)生溫室氣體排放對環(huán)境造成危險。

　　另一方面，固態(tài)電池比鋰離子電池壽命更長。充放電壽命可長達10年，而鋰離子電池的使用壽命較短。更長的電池壽命將降低生產(chǎn)成本和電池浪費，極大地改善環(huán)境。

　　哪些公司正在開發(fā)固態(tài)電池？

　　豐田多年來一直在監(jiān)控固態(tài)電池市場，并擁有該技術(shù)的最多專利。該公司最近宣布，到2030年將投入超過135億美元用于生產(chǎn)下一代固態(tài)電池。這些電池將更節(jié)能、充電更快、更不易燃。

　　QuantumScape公司正在開發(fā)并計劃將用于電動汽車的鋰金屬固態(tài)電池商業(yè)化。該公司是固態(tài)電池的領(lǐng)導(dǎo)者，并得到比爾·蓋茨、大眾汽車和上汽集團的支持。這種電池將為電動汽車提供高能量密度充電。

　　與鋰離子電池相比，QuantumScap的電池將在不到15分鐘內(nèi)從0%充電到80%。此外，這些電池的平均能量保持率超過90%，壽命超過1000次。

　　可擴展性是固態(tài)電池發(fā)展最重要的障礙之一。行業(yè)領(lǐng)先的固態(tài)電池單元開發(fā)商Solid Power推出了卷對卷生產(chǎn)，以提高其制造工藝。

　　Solid Power幫助其合作伙伴避免了對現(xiàn)有設(shè)施進行昂貴的重組。福特和寶馬集團一直致力于在未來的電動汽車中使用Solid Power的高能、低成本電池解決方案。

　　三星推出了耐用、高性能的固態(tài)電池。它的電池原型可以為一輛電動汽車提供800公里續(xù)航，并且可以承受1000多次充放電。這些電池的大規(guī)模生產(chǎn)將于2027年開始。

　　固態(tài)電池會取代鋰離子電池嗎？

　　豐田、大眾、福特和寶馬等主要汽車制造商已經(jīng)對這項技術(shù)進行了投資。然而，由于成本高且缺乏足夠的技術(shù)支撐，固態(tài)電池目前僅在實驗室中少量生產(chǎn)。

　　制造一種化學(xué)惰性、穩(wěn)定的固體電解質(zhì)，同時又是一種有效的電導(dǎo)體，這是一項重大挑戰(zhàn)。

　　此外，電解質(zhì)生產(chǎn)成本太高，并且由于其在收縮和膨脹過程中的脆弱性，容易開裂。并且，由于鋰枝晶的積累，它們會開始退化，從而導(dǎo)致短路和爆炸。許多組織已經(jīng)在研究解決這些缺陷的不同方案。

　　一旦這些問題得到有效解決，未來的固態(tài)電池不僅會有更好的性能，還可能大大延長其使用壽命。

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