固体电池新突破：能量密度将达到锂电池两倍，上市要等到2024年
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从某种程度上讲 ， 所有现代锂离子电池都是一种妥协 ， 因为最初的概念是制造“锂金属”电池 ， 可以在相同的体积下可以储存更多的能量 。 但问题在于 ， 锂金属电池的耐用性很差 。
锂电池在充电过程中会将锂离子从阴极转移到阳极 ， 并会在这一过程中极具能量 。 这就需要中间有一个隔板 ， 只能让锂离子通过 ， 同时还需要导电电解质 。
在锂金属电池中 ， 穿梭的锂离子在阳极侧简单地形成纯金属锂 。 但是锂有形成树枝状结构的趋势 ， 树枝状结构可以穿透阴极 ， 导致电池短路 。
而且由于这些电池中使用的液体电解质是易燃的 ， 因此短路时就可能会起火 。
解决方案之一就是使用石墨阳极 。 石墨的有序结构为锂离子提供了存在空间 ， 这大大降低了枝晶形成的风险 。 但是这种石墨可以占据电池将近一半的体积 ， 而且不会增加能量密度 。 虽然电池安全得到保证 ， 但是性能却削弱了 。
近日 ， 备受关注的电池技术公司QuantumScapehas宣布其已经解决了这个问题 。
之所以说它备受关注 ， 是因为其不仅拿到了比尔盖茨、上汽、大众的投资 ， 而且团队还很强大 ， 包括谷歌前董事 ， 大众首席科学家 ， 特斯拉的前CTO等 。
改进锂离子电池的一个方案是制造电解质材料 ， 用以取代电池中的易燃成分 ， 减少电解质和其他电池材料之间不必要的化学反应 ， 这些化学反应会随着时间的推移而导致电池性能下降 。
QuantumScapehas在固体电解质方面的研究已经有大约十年 ， 此前该项目从斯坦福大学的一个实验室剥离出来 ， 并得到了美国能源部的一些资助 。
在新闻发布会和视频通话中 ， QuantumScape展示了它制造的电池 ， 并提供了大量的测试数据 。 但是 ， 这些测试尚未得到第三方独立验证 。
QuantumScape表示 ， 与传统锂离子电池相比 ， 它的固态电池将能使电动汽车的续航里程增加80% 。 而且 ， 在800次充电循环后 ， 仍能保持80%以上的容量 。
安全方面 ， 固态电池没有起火风险 。 而且体积能量密度将超过每升1000瓦时 ， 几乎是顶级商用锂离子电池组密度的两倍 。
从目前的一些信息得知 ， 此次展示的新型电池为袋式电池 ， 具有单片阴极层、固体电解质层和阳极接触箔 。 阴极材料可能是一种镍锰钴阴极材料 ， 这也是目前最常见的阴极材料 。
在充电过程中 ， 锂离子离开阴极 ， 穿过固体电解质层 ， 并镀在阳极箔上形成纯锂 。 这确实会导致电池的厚度在充电过程中略微膨胀 ， 但QuantumScape表示问题不大 ， 因为它只在一个方向上膨胀 。
看起来 ， QuantumScape的研究要比实验室成果更进一步 。 该公司表示 ， 大约五年前 ， 它确定了固体电解质的陶瓷材料 ， 并从那时起一直在研究制造工艺 。
虽然QuantumScape展示的测试电池包含一个大约一张扑克牌大小的电池夹层 ， 但该公司表示 ， 其实际的电池单元将更像一副包含许多堆叠层的扑克牌 。
为此 ， QuantumScape需要规模化生产这些材料 。 这不仅仅是量产的问题 ， 同时保持完美的质量 。
QuantumScape已经获得了巨额投资 ， 而且还与大众汽车建立屏一项合作协议 ， 将合作延伸到制造阶段 。 该公司计划在2024年或2025年利用固态电池进入电动汽车市场 。
编译/前瞻经济学人APP资讯组
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【固体电池新突破：能量密度将达到锂电池两倍，上市要等到2024年】
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