[導(dǎo)讀] 鋰離子電池已經(jīng)存在了將近30年，盡管它們在消費電子和汽車領(lǐng)域取得了巨大的成功，但是新技術(shù)正在等待解決其局限性也就不足為奇了。
鋰離子電池已經(jīng)存在了將近30年，盡管它們在消費電子和汽車領(lǐng)域取得了巨大的成功，但是新技術(shù)正在等待解決其局限性也就不足為奇了。
已經(jīng)有多家鋰離子制造商正在生產(chǎn)帶有鎳含量更高的陰極的電池， 以滿足對更高能量密度的需求，這意味著電動汽車（EV）的行駛里程更長。
但是還有另一種技術(shù)有望成為該領(lǐng)域的下一個大問題。
已經(jīng)提出固態(tài)電池作為解決在安全性，性能，形狀因數(shù)和成本方面使用液體電解質(zhì)的當(dāng)前鋰離子電池的固有限制的解決方案。
著名的開發(fā)商包括大眾汽車支持的QuantumScape，后者正在尋求將該技術(shù)商業(yè)化。
那么，這兩種技術(shù)之間有什么區(qū)別？
為什么固體電解質(zhì)勝過液體電解質(zhì)
當(dāng)前大多數(shù)鋰離子技術(shù)采用在有機溶劑中包含鋰鹽的液體電解質(zhì)。
然而，由于電解質(zhì)在負電極處的分解而導(dǎo)致的固體電解質(zhì)界面限制了有效電導(dǎo)率。
此外，液體電解質(zhì)需要昂貴的膜來分隔陰極和陽極，以及不滲透的外殼以避免泄漏。
這些因素限制了這些電池的尺寸和形狀，并且由于液體電解質(zhì)使用易燃和腐蝕性液體而存在安全和健康問題，這進一步加劇了這些因素。
相反，IDTechEx在一份研究報告中指出，固態(tài)電解質(zhì)使用鋰金屬和高壓陰極材料。
早期的固態(tài)電池沒有比液態(tài)電池明顯的優(yōu)勢，后者可以在電池級達到超過700瓦時每升（Wh / L）的能量密度，從而使電動汽車的最大行駛距離達到500公里，他們確實提供了其他好處。
首先，由于電極和電解質(zhì)均為固態(tài)，因此固體電解質(zhì)也起隔板的作用，由于省去了諸如隔板和殼體之類的部件，因此體積和重量得以減小。
這還允許在電池組中更緊湊地布置電池單元。
也許更重要的是，去除易燃液體電解質(zhì)可以成為更安全，持久的電池的一種途徑，因為它們更耐溫度變化和在使用過程中發(fā)生物理損壞。
固態(tài)電池還可以具有更長的壽命，因為它們可以在降級之前處理更多的充電/放電循環(huán)。
結(jié)合使用高壓陰極材料和高能量密度的鋰金屬陽極，固態(tài)電池的能量密度可能超過1,000Wh / L。
像DVD與流媒體一樣，競爭性固態(tài)電池技術(shù)
但是，固態(tài)電池的出現(xiàn)必須克服很大的障礙。
IDTechEx指出，行業(yè)中有多種技術(shù)方法可用。
固態(tài)電解質(zhì)可大致分為三類：有機類型，無機類型和復(fù)合類型。無機類型進一步細分為聚合物，氧化物和硫化物體系。
每種類型都有其自己的優(yōu)點和缺點。聚合物系統(tǒng)易于加工，但具有較高的工作溫度和較差的穩(wěn)定性，而硫化物系統(tǒng)則具有制造困難和制造過程中產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)物的缺點。
但是，固態(tài)電池可能距離不太遠。
大眾汽車表示將在本世紀中葉之前有限地提供固態(tài)電池，而豐田汽車則表示最早可在2025年到達市場。