固态电池：下一代电源的解决方案？

电池的变革带动了世界范围内的智能手机、平板电脑的飞跃式发展，并且鼓励消费者远离化石燃料，电动汽车也应运而生。然而，驱动现代科技的锂电池却拥有不可忽视的弊端，在不增加电池组成本的情况下提高安全性和能量密度的方法已达到技术极限，解决这些局限性是真正推动电动汽车革命的关键。固态电池凭借其安全性和使用的原材料更少，提供了部分解决方案。



锂电池的污染性和安全性引发争议

一方面，电动汽车中使用的锂电池包含数百公斤的金属和材料，尤其是石墨，钴和高纯镍，这些金属和材料可能会在采矿和精炼过程中造成严重污染并增加CO2排放量。另一方面，安全性是另一个问题。传统上，电池中镍、钴和锰的含量相等。但是，最近的行业趋势是将电池中镍的比例增加到阴极的80％以上。这样有助于增加里程，并使用更少的钴（其成本是镍的两倍），从而降低生产成本。但不幸的是，这种新组合也使电池更加易挥发。事实证明，其他金属组合（例如锂和铁）更安全，但能量密度较低。

固态电池具有优越的性能

固态电池有望解决许多环境和安全问题。下一代电源，即固体电解质层，可以替代当前锂电池中的易燃液体溶液，从而更密集地存储能量。同时，电解质还可以兼作电池的隔膜，减少火灾危险和所需原材料的数量。此外，固态电池可以像砌砖一样堆叠在墙上，使它们更容易安装到不同的汽车设计中。使用固态电池将减少铜和铝的需求，从而完全消除石墨和钴的使用，使得回收固态电池成为简单、安全的过程。

各国抢滩固态电池市场

2020年，欧洲开始逐步施行更严格的排放目标，致使电动汽车销量增长了一倍以上，多个国家承诺从2030年起禁止汽油和柴油车。全球对电动汽车的需求进一步加速，意味着对电池的需求也将井喷。目前，多个国家已经在积极布局固态电池市场，其中，大众汽车公司和比尔·盖茨支持的硅谷新兴企业QuantumScape将目标设定为在2024年实现固态电池商业化生产。我国很多厂家也在积极探索固态电池的研发，但受到成本制约因素，短时间内只适用于部分场景。以目前发展态势来看，固态电池实现商业化只会早于预期，我国还需加快脚步，抢占全球市场先机。