固态电池竞相取代电动汽车中的锂离子电池

固态电池技术正在成为目前为电动汽车供电的锂离子电池的一种更轻、可能更安全的替代品。虽然锂离子电源在成本、功率密度和续航里程方面取得了长足进步，但在本周的网络峰会上推广的固态替代品有望提供更好的性能和更高的安全性。

固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。

由于科学界认为锂离子电池已经到达极限，固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度。

传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质（液态）。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。

固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。

例如，电动汽车电池开发商Solid Power将其固态方法吹捧为提高性能、减少排放和提高电动汽车动力系统可靠性的一种方式。创始人兼首席执行官 Douglas Campbell 声称，Solid Power 已开发出一种固态电池替代品，与锂离子电池相比，其能量密度有所提高。该设计用硫基固体离子导电化学物质代替了液体电解质。它也可以在用于锂离子生产的同一条生产线上制造

“锂离子电池通常需要保持在大约 30 到 35 摄氏度，”坎贝尔在一次演讲中说。热量“会降低电池的寿命。” 因此，电动汽车制造商将冷却方案集成到电池组中。

坎贝尔补充说，这种方法“是主要的成本驱动因素”。“一个好的经验法则是，该电池组冷却的成本约占 EV 电池总成本的 10%，这并非微不足道。”

该公司的另一个卖点是安全。Campbell 强调，锂离子电池在受到滥用时会非常危险。“ YouTube 上不乏视频，您可以看到电池在受到滥用时会发生热失控。存在的问题是，当您将锂离子电池置于滥用条件下（例如穿透）时，您实际上是在使电池短路。你在物理上接触阴极和阳极。因此，它想要做的是立即释放所有产生热量并点燃液体电解质的能量。”

与固态电池一样，传统锂离子电池中的易燃液体电解质被专有的硫化物固体电解质所取代。支持者说，这使固态电池更稳定，因此在广泛的温度范围内更安全。

此外，与可充电电池相比，固态技术可以提供高达 75% 的能量密度增加，从而实现与当前制造工艺兼容的更便宜、能量密度更高的电池组设计。

有专家说，“与锂离子 [制造] 一样，我们有材料以粉末形式进入工厂，”坎贝尔说。然后将粉末形式的活性材料和电解质加工成大批量的浆料，然后合并到电池堆结构中。

“我们不需要的形成过程约占与典型超级工厂相关的 [资本支出] 的 30% 到 35%，”指的是特斯拉等大型锂离子电池生产设施。

位于科罗拉多州路易斯维尔的 Solid Power 目前正在生产能量密度为 320 瓦时/千克的 2 安时 (Ah) 电池，在高达 100 安时的电池容量可扩大到 500 瓦时/千克。

这家电池制造商的第三代电池设计可以消除镍和钴等昂贵的金属，使阴极成本降低 90%——“与当今锂离子电池中最昂贵的组件相去甚远，”坎贝尔指出。