固態電池有望成為未來電池主力

鋰離子電池已經存在了將近30年，儘管它們在消費電子和汽車領域取得了巨大的成功，但是新技術正在等待解決其局限性也就不足為奇了。

已經有多家鋰離子製造商正在生產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）的行駛裡程更長。

但是還有另一種技術有望成為該領域的下一個大問題。

已經提出固態電池作為解決在安全性，性能，形狀因數和成本方面使用液體電解質的當前鋰離子電池的固有限制的解決方案。

著名的開發商包括大眾汽車支持的QuantumScape，後者正在尋求將該技術商業化。

那麼，這兩種技術之間有什麼區別？

 為什麼固體電解質勝過液體電解質

當前大多數鋰離子技術採用在有機溶劑中包含鋰鹽的液體電解質。

然而，由於電解質在負電極處的分解而導致的固體電解質界面限制了有效電導率。

此外，液體電解質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洩漏。

這些因素限制了這些電池的尺寸和形狀，並且由於液體電解質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，固態電解質使用鋰金屬和高壓陰極材料。

早期的固態電池沒有比液態電池明顯的優勢，後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公裡，他們確實提供了其他好處。

首先，由於電極和電解質均為固態，因此固體電解質也起隔板的作用，由於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生物理損壞。

固態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。

結合使用高壓陰極材料和高能量密度的鋰金屬陽極，固態電池的能量密度可能超過1,000Wh / L。

像DVD與流媒體一樣，競爭性固態電池技術

但是，固態電池的出現必須克服很大的障礙。

IDTechEx指出，行業中有多種技術方法可用。

固態電解質可大致分為三類：有機類型，無機類型和複合類型。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點和缺點。聚合物系統易於加工，但具有較高的工作溫度和較差的穩定性，而硫化物系統則具有製造困難和製造過程中產生的有毒副產物的缺點。

但是，固態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電池，而豐田汽車則表示最早可在2025年到達市場。