固态电池

尽管汽车行业仍然是锂离子电池（LIB）技术发展和优化的驱动力，但这些高能电池目前正在扩展到其他广泛的移动和固定应用。然而，进一步优化基于液态电解质的锂离子电池的潜力正在减少，预计在未来十年内将达到该技术的极限。因此，需要开发替代技术或下一代技术并监测其进展。新一代固态电池（SSB）正在开发中，并可能在未来几年内大批量进入市场。

总部位于巴黎的科技顾问公司Avicenne Energy表示，以现下技术发展历程来看，固态电池要到2030年之后才会被汽车产业广泛使用。

曾经，基于液态电解质的锂离子电池被认为是人类近50年来最伟大的发明之一。未来，依托固态电解质的电池产业将不断挑战产业极限。全球46家企业/机构布局固态电池

为了领先于竞争对手推出商业上可行的产品，韩国主要电池制造商之一的三星SDI将建立全球第一条测试和研究线，用于大规模生产能量密度比锂离子电池更高的全固态电池，该产线被命名为“S-Line”。

低温环境下，锂电池续航急剧衰减已然是不争的事实。不管电动汽车车主如何维护保养，都避免不了续航里程锐减。固态电池，具有高能量密度、高导电率、安全性高等优势，被誉为汽车锂电池的终极形态。然而，固体电解质层和两侧的两个电极之间的边界不稳定会大大缩短电池寿命。

最近的电池火灾重新调查了锂离子电池的安全性。一种可能的电池安全途径是固态电池，它用不易燃的固体电解质代替易挥发和易燃的液体电解质。虽然这种固体电解质替代品的安全性优势已得到广泛认可，但具有高能量密度的锂金属负极固态电池的更广泛安全性尚未得到严格检查。

当全球面临稀有金属严重短缺，锂离子电池面临锂资源供应不稳定的担忧以及可燃性等安全风险。因此，不使用稀有金属的全固态电池成为新选择，可以解决与传统锂离子电池相关的问题。目前，锂离子电池中有三个主要材料技术组合，包含：镍锰钴（NMC）、镍钴铝（NCA）和镍钴镁，其中钴为稀有金属、价格高昂，是压低EV 电池价格的主要障碍，而这些金属原料且开采将破坏周边环境。

以具有高离子导电率、低成本和良好空气稳定性的NASICON（钠快离子导体）型Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3（LAGP）固态电解质为核心的固态锂金属电池被认为是未来高安全和高比能储能技术发展趋势。然而，LAGP固态电解质与金属锂负极刚性的固-固刚性接触、副反应产生的高阻抗产物以及循环过程中电极体积膨胀导致界面失效，阻碍了电解质与电极界面锂离子传输过程，从而导致锂离子沉积不均匀，在界面处形成锂枝晶，使锂金属固态电池的倍率性能变差、循环性能受限，甚至具有易引起燃烧等安全隐患，影响了其在固态电池中的实际应用。

新型电池材料为全固态电池的发展提供了希望。在寻找完美电池的过程中，科学家们有两个主要目标：创造一种大容量且安全使用的设备。许多电池含有液体电解质，它们可能是易燃的。因此，固态锂离子电池对科学家来说越来越有吸引力。固态电解质的主要吸引力在于它不会着火，并且可以有效地放置在电池中。

宾夕法尼亚州立大学的研究人员提出，冷烧结是一种改进的固态电池生产方法，可以实现多材料集成，从而获得更好的电池。一篇关于他们工作的论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。

奔驰与固态电池开发商ProLogium 签署了技术合作协议，共同开发用于电动汽车的下一代固态电池。梅赛德斯-奔驰还将对ProLogium进行数百万欧元的高额投资。

来自东京工业大学、AIST 和山形大学的研究团队近日发明了一种恢复低电阻的策略，从而在全固态电池商业化道路上迈出了坚实的一步。他们还探索了基本的还原机制，为从根本上了解全固态锂电池的工作原理铺平了道路。

桑迪亚国家实验室的一组科学家使用微观方法测量电势，可能已经发现了如何识别固态电池中的限速过程。美国化学学会能源快报的一篇论文详细介绍了这些发现。

汽车制造商和供应商已经斥资数十亿美元开发固态电池，抢占下一代电池技术。因为如此，汽车制造商也开始提供推出配置固态电池电动车的日期。

欧洲3D固态电池初创LionVolt成功完成了400万欧元的种子轮融资，使其今年的融资总额超过500万欧元。

ORNL的科学家开发了一种可扩展的、低成本的电化学脉冲方法，以改善固态电池中材料层之间的接触，解决了安全、长寿命储能系统商业开发中的一大挑战.

2021年10月的最后一个星期，有两件与固态电池发展相关的新闻，可能暗示著全球往固态电池商业化的脚步更近了。

用于电动汽车的下一代固态锂金属电池开发商 QuantumScape Corporation发布了一份关于其固态锂金属电池性能的独立第三方实验室测试报告。

为了寻求能够提供更大功率和更安全运行的电池，研究人员正在努力用固体材料代替当今锂离子电池中常用的液体。现在，布朗大学和马里兰大学的一个研究小组开发了一种用于固态电池的新材料，该材料来自一种不太可能的来源：树木。

美国加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师们与韩国电池制造商LG能源解决方案公司的研究人员合作，使用固态电解质和全硅阳极，创造了一种新型的硅全固态电池。最初的几轮测试表明，新电池安全、持久且能量密集，可提供500次充放电循环，室温容量保持率为80%，为使用硅等合金阳极的固态电池开辟了一个新领域，有望用于从电网存储到电动汽车的广泛领域。相关研究日前发表在《科学》杂志上。

虽然向可再生能源过渡是重中之重，但也需要开发储能设备以度过低生产周期。锂离子电池目前是我们最好的选择，但不能满足非常高的能量要求。加州大学圣地亚哥分校的研究人员与 LG Energy Solutions 合作，通过开发具有硅阳极的固态电池，可能已经解决了我们对能量密集型电池的需求。