开发固态电池面临的挑战

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的科学家在一篇论文中概述了固态电池开发的技术路线图，并指出固态电池技术发展面临的四个挑战。

随着未来几年对储能系统的需求日前增长，解决电池技术常见的问题至关重要，其中消防安全、能源密度、耐用性以及可回收性是面临的主要问题。

固态电池具有固态电解质，而不是传统电池中使用电解液或凝胶。这种电池为储能部署提供了广阔的发展前景，研究机构和电池生产厂商正致力于将这项技术投入大规模商业生产。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校（UCSD）是从事固态电池研究的机构之一，并已经在其实验室中开发了几种采用固态电池的解决方案。加利福尼亚大学圣地亚哥分校（UCSD）目前正在着眼于研究固态电池的应用情况，以及固态电池实现商业化生产需要考虑的挑战。

面临的挑战

在发表在《自然·纳米技术》杂志上的《从纳米级界面表征到全固态电池在可持续储能系统中的应用》论文中，加州大学圣地亚哥分校的研究人员概述了在固态电池开发前沿应该考虑的四个因素，即：电解质与电极之间的稳定化学界面、用于表征的有效工具、可持续的制造过程，以及可回收性设计。

加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程学教授Shirley Meng说：“至关重要的是，我们考虑如何同时应对这些挑战，因为它们都是相互关联的。如果我们要兑现全固态电池的技术承诺，就必须找到同时解决这些挑战的解决方案。”

电解质问题

尽管生产能够在室温运行的固态电解质被视为固态电池技术研究的主要目标，但这个研究小组指出，目前存在多种选择，它们的性能可能优于液态电解质，因此现在应该将重点转移到电池组件之间的相互化学作用。Shirley Meng说：“在这一点上，我们应该将重点从追求更高的离子电导率转到关注固态电解质和电极之间的稳定性。”

由于固态电解质通常不如液态电解质透明，因此深入了解纳米级电池的运行情况更为复杂。该研究小组推出了包括低温冷冻和X射线成像在内的解决方案。

可持续发展

围绕电池材料的供应链面临的回收问题，如果采用正确的方法，固态电池技术有可能解决其中的一些问题。

加州大学圣地亚哥分校的这个研究小组认为，设计考虑到可循环使用和二次使用的固态电池是关键，同时还需要拥有一个强大的供应链。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授Zheng Chen说：“我们必须将具有成本效益的可重复使用性和可循环利用性纳入研究过程，以开发能提供500Wh/kg或更高能量密度的全固态电池。至关重要的是，我们要考虑电池将如何回收。”