電池的變革帶動(dòng)了世界范圍內(nèi)的智能手機(jī)、平板電腦的飛躍式發(fā)展，并且鼓勵(lì)消費(fèi)者遠(yuǎn)離化石燃料，電動(dòng)汽車也應(yīng)運(yùn)而生。然而，驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代科技的鋰電池卻擁有不可忽視的弊端，在不增加電池組成本的情況下提高安全性和能量密度的方法已達(dá)到技術(shù)極限，解決這些局限性是真正推動(dòng)電動(dòng)汽車革命的關(guān)鍵。固態(tài)電池憑借其安全性和使用的原材料更少，提供了部分解決方案。

 

       鋰電池的污染性和安全性引發(fā)爭(zhēng)議

 

       一方面，電動(dòng)汽車中使用的鋰電池包含數(shù)百公斤的金屬和材料，尤其是石墨，鈷和高純鎳，這些金屬和材料可能會(huì)在采礦和精煉過程中造成嚴(yán)重污染并增加CO2排放量。另一方面，安全性是另一個(gè)問題。傳統(tǒng)上，電池中鎳、鈷和錳的含量相等。但是，最近的行業(yè)趨勢(shì)是將電池中鎳的比例增加到陰極的80％以上。這樣有助于增加里程，并使用更少的鈷（其成本是鎳的兩倍），從而降低生產(chǎn)成本。但不幸的是，這種新組合也使電池更加易揮發(fā)。事實(shí)證明，其他金屬組合（例如鋰和鐵）更安全，但能量密度較低。

 

       固態(tài)電池具有優(yōu)越的性能

 

       固態(tài)電池有望解決許多環(huán)境和安全問題。下一代電源，即固體電解質(zhì)層，可以替代當(dāng)前鋰電池中的易燃液體溶液，從而更密集地存儲(chǔ)能量。同時(shí)，電解質(zhì)還可以兼作電池的隔膜，減少火災(zāi)危險(xiǎn)和所需原材料的數(shù)量。此外，固態(tài)電池可以像砌磚一樣堆疊在墻上，使它們更容易安裝到不同的汽車設(shè)計(jì)中。使用固態(tài)電池將減少銅和鋁的需求，從而完全消除石墨和鈷的使用，使得回收固態(tài)電池成為簡(jiǎn)單、安全的過程。

 

       各國(guó)搶灘固態(tài)電池市場(chǎng)

 

       2020年，歐洲開始逐步施行更嚴(yán)格的排放目標(biāo)，致使電動(dòng)汽車銷量增長(zhǎng)了一倍以上，多個(gè)國(guó)家承諾從2030年起禁止汽油和柴油車。全球?qū)﹄妱?dòng)汽車的需求進(jìn)一步加速，意味著對(duì)電池的需求也將井噴。目前，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)在積極布局固態(tài)電池市場(chǎng)，其中，大眾汽車公司和比爾·蓋茨支持的硅谷新興企業(yè)QuantumScape將目標(biāo)設(shè)定為在2024年實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池商業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)很多廠家也在積極探索固態(tài)電池的研發(fā)，但受到成本制約因素，短時(shí)間內(nèi)只適用于部分場(chǎng)景。以目前發(fā)展態(tài)勢(shì)來看，固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化只會(huì)早于預(yù)期，我國(guó)還需加快腳步，搶占全球市場(chǎng)先機(jī)。

 

       本文作者：賽迪智庫(kù)安全產(chǎn)業(yè)研究所 李泯泯