固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。由于固態(tài)電池的功率重量比較高，所以它是電動(dòng)汽車很理想的電池。2015年3月，英國戴森公司（Dyson）創(chuàng)始人詹姆斯·戴森首筆1500萬美元的投資投向了固態(tài)電池公司。

在固態(tài)離子學(xué)中，固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。固態(tài)電池一般功率密度較低，能量密度較高。由于固態(tài)電池的功率重量比較高，所以它是電動(dòng)汽車很理想的電池。

2020年固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)有望取得突破性進(jìn)展，在成本、能量密度和生產(chǎn)過程等方面進(jìn)一步趕超鋰離子電池技術(shù)。

2030年，鋰離子電池將不再是電動(dòng)汽車電池主流，但其在某些電子原件領(lǐng)域仍有一席之地。

歷程

固態(tài)電池

固態(tài)電池從1991年索尼公司將含有液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池帶入電子設(shè)備的應(yīng)用至今，液態(tài)鋰電池已經(jīng)成為目前最為成熟、使用最廣泛的技術(shù)路線之一。

在2010年，豐田就曾推出過續(xù)航里程可超過1000KM的固態(tài)電池。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在試圖用固態(tài)電池來取代傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池。

加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發(fā)固態(tài)鋰電池，最終2006年正式申請破產(chǎn)。Avestor公司使用一種高分子聚合物分離器，代替電池中的液體電解質(zhì)，但一直沒有解決安全問題，在北美地區(qū)發(fā)生過幾起電池燃燒或者爆炸事件。

2015年3月中旬，真空吸塵器的發(fā)明者、英國戴森公司（Dyson）創(chuàng)始人詹姆斯·戴森將其首筆1500萬美元的投資投向了固態(tài)電池公司Sakti3，后者是一家成立于2007年的電池創(chuàng)業(yè)公司。

原理

固態(tài)電池

固態(tài)電池傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池又被科學(xué)家們形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負(fù)兩極，中間為電解質(zhì)（液態(tài)）。而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負(fù)極再到正極的運(yùn)動(dòng)過程中，電池的充放電過程便完成了。

固態(tài)電池的原理與之相同，只不過其電解質(zhì)為固態(tài)，具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此，固態(tài)電池中由于沒有電解液，封存將會(huì)變得更加容易，在汽車等大型設(shè)備上使用時(shí)，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重。

優(yōu)勢

據(jù)其官方稱，Sakti3已制造出能量密度達(dá)1100瓦時(shí)/升的電池，這一能量密度幾乎是目前鋰離子電池的2倍。美國佛羅里達(dá)大學(xué)的電池專家、材料科學(xué)教授凱文·瓊斯（KevinJones）認(rèn)為：如果電池蓄電量能像Sakti3提出的那樣多，那么電動(dòng)汽車的購買和使用成本就有可能與普通汽車相同。

而且固態(tài)電池還有另一項(xiàng)優(yōu)勢——在事故中損壞時(shí)不易爆炸或起火。要知道的是，在此之前，在新能源汽車領(lǐng)域與特斯拉同樣享有盛名的菲斯科，后來之所以會(huì)破產(chǎn)并慢慢銷聲匿跡，在很大程度上就是因?yàn)槠漕l繁出現(xiàn)的電池起火事件以及其他故障。

此前，臺灣輝能科技公司（ProLogium）就曾推出一款采用軟性電路板為基材的固態(tài)電池，其厚度可以達(dá)到驚人的2mm，相當(dāng)于一小片口香糖的厚度，可以隨意折疊彎曲，展開弄平整再進(jìn)行使用。這么一塊看似不起眼的電池，其容量可以達(dá)到1000毫安，而一個(gè)iPhone般大小的充電寶，其容量也就在5000毫安左右。

爭議

固態(tài)電池可能是未來電池技術(shù)的發(fā)展方向之一，但也許不是最好的。”上述新能源生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員稱，“包括燃料電池、超級電容器、鋁空氣電池、鎂電池在理念上都有較大的發(fā)展空間，而最終，要看哪種路線發(fā)展更快、更接地氣。”所謂接地氣，就是在商業(yè)化的規(guī)模和成本方面都能達(dá)到完美的平衡點(diǎn)。首先，使用的材料必須不能是高成本且稀有的。其次，要在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域都有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的可能。

或許，現(xiàn)在最具考驗(yàn)的地方在于價(jià)格。液態(tài)鋰電池的成本大約在200~300美元/千瓦時(shí)，如果使用現(xiàn)有技術(shù)制造足以為智能手機(jī)供電的固態(tài)電池，其成本會(huì)達(dá)到1.5萬美元，而足以為汽車供電的固態(tài)電池成本更是達(dá)到令人咋舌的9000萬美元。

Sastry表示，固態(tài)電池生產(chǎn)成本居高不下的一個(gè)重要原因在于生產(chǎn)效率低下。按照Sastry的規(guī)劃，Sakti3最終將會(huì)把電池的成本降低至100美元/千瓦時(shí)，不過，她并沒有給出最終的時(shí)間。

從理論的提出時(shí)間來看，固態(tài)電池并不是一個(gè)新的概念，但多年來，研發(fā)上的進(jìn)展并沒有想象那么快速。韓國三星的一位技術(shù)人員認(rèn)為，即便Sakti3最終能做到成本上的降低，電池從實(shí)驗(yàn)室到最終的量產(chǎn)也需要不短的時(shí)間。正如液態(tài)鋰電池，在上世紀(jì)70年代，相關(guān)的理念和實(shí)驗(yàn)認(rèn)證就在齊頭并進(jìn)地推進(jìn)，但真正大規(guī)模的使用，已經(jīng)是20世紀(jì)末了。