固态电池几乎可以使电动汽车的续航里程翻倍

宝马和福特在这方面迈出了一大步电动汽车发展几周前,，投资固电这是一家固态电池公司。这项新兴的技术已经非常接近于为黄金时代做好准备，其优势有很多。理论上，固态电池更轻，功率密度更大，可以以更低的成本提高续航里程。Solid Power已经交付了数百个生产线生产的电池。

但我们想进一步挖掘，找出这些东西到底是什么，以及它们的长期和短期优势是什么。我们了解固态硬盘。与传统驱动器相比，它们更稳定，不易受到震动，能容纳更多的东西，而且使用寿命更长。我们希望固态电池也能做到这一点。

在基本层面上，固态电池使用固体电极和固体电解质，而不是在锂离子电池中发现的液体或聚合物凝胶电解质。这些基本原理是由电化学和电磁学天才迈克尔·法拉第在19世纪早期发现的，但从未用于商业用途。

快进到20世纪50年代，一些系统使用银离子，但直到20世纪90年代橡树岭国家实验室发明了一种新的固态电解质，人们和工业界才真正开始注意到这一点。

福特和宝马并不是唯一研究这项技术的汽车制造商。2012年，丰田开始对汽车应用进行研究，目前在这方面的研究最多SSB相关专利通过与电子产品制造商松下的长期合作关系。戴森尝试了这项技术，但放弃了用它制造汽车的计划。火花塞制造商NGK也在现场进行试验。

但成立于2012年、总部位于科罗拉多州的Solid Power是俱乐部目前的领导者。我们与团队讨论了这些新电池，以掌握这项新的重要技术，以及这对行业意味着什么。

你能解释一下固态电池的工作原理吗?我们知道锂离子电池会发生化学反应，SS电池也是这样工作的吗?

固态电池去除了传统锂离子电池中易燃的液体电解质和聚合物分离层，代之以固体层。它既是一个屏障，防止阳极和阴极相互接触，使电池短路，又是一个导电电解质（就像传统锂离子电池中的液体电解质一样），“固体动力营销主管威尔·麦肯纳（Will McKenna）说。

“使用固体电池的主要优点是比能量（Wh/kg）和能量密度（Wh/L）更高，阳极可以储存更多的离子，如锂金属。在solid Power的全固态电池中，去除所有液体可以提高安全性(没有液体为电池起火提供燃料)和拓宽温度性能(液体在非常冷的温度下冻结，在很高的温度下蒸发)。然后是成本问题。简化和低成本的包装设计，因为更高的安全性;减少保修成本;车辆设计的灵活性，”麦肯纳说。

它们对地球更好吗?还是生产成本更低?

“固态电池通常用锂金属阳极代替石墨阳极(非金属)。这是由于增加能量的好处。阴极通常包括镍、钴、锂和锰(NMC)，通常用于锂离子电池和固态电池。”McKenna说。“然而，Solid Power的技术允许使用下一代转换型阴极，可以从阴极完全去除钴、镍和锰。目前NMC 811正极活性材料的成本约为35美元/千瓦时。下一代转换型阴极活性材料的成本约为3美元/千瓦时。”

“新一代阴极和Solid Power的固体电解质都是基于硫化物的。硫是一种非金属，是宇宙中质量排名第十的最常见元素，在地球上排名第五。”

固态电池更容易回收吗？

“固态电池能够利用不断增长的锂离子电池回收基础设施。与这些电池一样，固态动力的电池通常含有镍、锰、锂和少量钴，”McKenna说。“通过提取这些金属回收锂离子电池的相同方法也适用于固态电池。因此，我们预计不需要额外的基础设施投资。”

麦肯纳接着解释了更多的优势，包括这些经过优化（但仍然是锂）的固态电池可以将汽车续航里程提高80%。该公司还预计，充电时间将从10%降至90%，低于20分钟。

你现在能生产多少电池，宝马和福特的投资将如何改变这种状况？

“目前，Solid Power的最大产量为每周不到100个电池。宝马和福特的投资使Solid Power能够生产100Ah的汽车电池(我们目前的产量可达20Ah)，提高相关材料产量，并扩大未来汽车集成的内部生产能力。”

这里的要点是，Solid Power正在用我们现有的技术生产固态电池。这些电池可以使用现有的生产线，以比传统电池更低的成本快速升级。麦肯纳表示，在典型的大型工厂中，这种工艺可以节省大约35%的成本。但它也为未来使用更安全的固体和更丰富的硫做好了准备。如果固态电池的发展速度能和固态硬盘一样快，那么我们就能看到它们的内部结构了福特野马Mach-E以及宝马九号在不久的将来。