固態(tài)電池技術(shù)正在成為目前為電動(dòng)汽車供電的鋰離子電池的一種更輕、可能更安全的替代品。雖然鋰離子電源在成本、功率密度和續(xù)航里程方面取得了長足進(jìn)步，但在本周的網(wǎng)絡(luò)峰會(huì)上推廣的固態(tài)替代品有望提供更好的性能和更高的安全性。

固態(tài)電池是一種電池科技。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。

由于科學(xué)界認(rèn)為鋰離子電池已經(jīng)到達(dá)極限，固態(tài)電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。固態(tài)鋰電池技術(shù)采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導(dǎo)物質(zhì)，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。

傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池又被科學(xué)家們形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負(fù)兩極，中間為電解質(zhì)（液態(tài)）。而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負(fù)極再到正極的運(yùn)動(dòng)過程中，電池的充放電過程便完成了。

固態(tài)電池的原理與之相同，只不過其電解質(zhì)為固態(tài)，具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此，固態(tài)電池中由于沒有電解液，封存將會(huì)變得更加容易，在汽車等大型設(shè)備上使用時(shí)，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。

例如，電動(dòng)汽車電池開發(fā)商Solid Power將其固態(tài)方法吹捧為提高性能、減少排放和提高電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)可靠性的一種方式。創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Douglas Campbell 聲稱，Solid Power 已開發(fā)出一種固態(tài)電池替代品，與鋰離子電池相比，其能量密度有所提高。該設(shè)計(jì)用硫基固體離子導(dǎo)電化學(xué)物質(zhì)代替了液體電解質(zhì)。它也可以在用于鋰離子生產(chǎn)的同一條生產(chǎn)線上制造

“鋰離子電池通常需要保持在大約 30 到 35 攝氏度，”坎貝爾在一次演講中說。熱量“會(huì)降低電池的壽命?！?nbsp;因此，電動(dòng)汽車制造商將冷卻方案集成到電池組中。

坎貝爾補(bǔ)充說，這種方法“是主要的成本驅(qū)動(dòng)因素”?！耙粋€(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是，該電池組冷卻的成本約占 EV 電池總成本的 10%，這并非微不足道?！?/p>

該公司的另一個(gè)賣點(diǎn)是安全。Campbell 強(qiáng)調(diào)，鋰離子電池在受到濫用時(shí)會(huì)非常危險(xiǎn)?！?YouTube 上不乏視頻，您可以看到電池在受到濫用時(shí)會(huì)發(fā)生熱失控。存在的問題是，當(dāng)您將鋰離子電池置于濫用條件下（例如穿透）時(shí)，您實(shí)際上是在使電池短路。你在物理上接觸陰極和陽極。因此，它想要做的是立即釋放所有產(chǎn)生熱量并點(diǎn)燃液體電解質(zhì)的能量?！?/p>

與固態(tài)電池一樣，傳統(tǒng)鋰離子電池中的易燃液體電解質(zhì)被專有的硫化物固體電解質(zhì)所取代。支持者說，這使固態(tài)電池更穩(wěn)定，因此在廣泛的溫度范圍內(nèi)更安全。

此外，與可充電電池相比，固態(tài)技術(shù)可以提供高達(dá) 75% 的能量密度增加，從而實(shí)現(xiàn)與當(dāng)前制造工藝兼容的更便宜、能量密度更高的電池組設(shè)計(jì)。

有專家說，“與鋰離子 [制造] 一樣，我們有材料以粉末形式進(jìn)入工廠，”坎貝爾說。然后將粉末形式的活性材料和電解質(zhì)加工成大批量的漿料，然后合并到電池堆結(jié)構(gòu)中。

“我們不需要的形成過程約占與典型超級(jí)工廠相關(guān)的 [資本支出] 的 30% 到 35%，”指的是特斯拉等大型鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)施。

位于科羅拉多州路易斯維爾的 Solid Power 目前正在生產(chǎn)能量密度為 320 瓦時(shí)/千克的 2 安時(shí) (Ah) 電池，在高達(dá) 100 安時(shí)的電池容量可擴(kuò)大到 500 瓦時(shí)/千克。

這家電池制造商的第三代電池設(shè)計(jì)可以消除鎳和鈷等昂貴的金屬，使陰極成本降低 90%——“與當(dāng)今鋰離子電池中最昂貴的組件相去甚遠(yuǎn)，”坎貝爾指出。