固态电池

固态电池被视为下一代主流电池技术之一。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度。全固态电池不单充电更快，存电容量更是传统锂电池的三倍，较传统锂电池的更安全、耐用。固态锂电池能解决当今电池许多问题，包括成本、安全、寿命等。

一个由七家英国组织组成的联盟签署了一份谅解备忘录，旨在联合开发世界领先的原型固态电池技术的雄心，以汽车应用为目标。

韩国的LG Energy Solution、SK Innovation 和三星SDI正在竞争布局固态电池，并试图改变现今锂离子电池主导游戏规则的电池产业。但是，根据韩国电解液企业东华(Dongwha Enterprise)公司RD负责人Kim Jeong-soo却指出，目前仅在实验室中实现的固态电池，要成为商业化产品以及储能行业的中流砥柱是一项艰巨的任务。

根据IDTechEx的报告，2031年全球固态电池市场价值将达到80亿美元。其中，固态电池应用的最大市场将是电动汽车，约占66%，其次是智能手机。

固态电池技术开发商 Sakuu Corporation（前身为 KeraCel Inc.）最近宣布批准了三项专利：具有密封阳极结构的混合固态电池；能够创建有源设备（例如微反应器或固态电池）的增材制造系统；以及一种电子照相多材料3D打印机。

由于具有安全性好、能量密度高和成本较低等优势，固体电池正在得到日益广泛的应用，各大公司也投入大量资金开展固态电池技术研发，以克服现阶段也面临许多技术障碍，比如充电速度慢、电解质和电极物理接触变差影响使用寿命以及制备工艺复杂等。伊利诺伊大学香槟分校研究人员独辟蹊径，为解决电解质和电极间接触问题提供了思路，其研究成果发表在《自然材料》杂志上。

高能量密度是储能器件未来的重要发展方向，锂离子电池作为性能优异的储能器件在过去几十年被广泛使用。然而，目前传统锂离子电池正极材料的能量密度已经逼近理论值，如何进一步提升能量密度成为研究热点。

电动汽车全固态电池的生产商Solid Power 提供了其全固态电池平台技术及其支持的三种独特电池设计的详细信息。Solid Power还宣布成功将其高含量硅全固态电池过渡到该公司位于科罗拉多州的生产线。

全世界化学电池研究人员的一个最重要的研究领域是改进用于电动汽车和其他电子设备的电池。大多数现代电动汽车依靠锂离子电池，但由于其费用、重量和充电时间，它们并不理想。几十年来，研究人员一直试图用固态锂金属电池取代传统锂离子电池。

当前商用化的锂离子电池使用可燃性和挥发性强的液态电解质，其存在较大的安全隐患，此外，锂离子电池还面临能量密度低（一般低于250 Wh/kg）的问题，因此，开发出能量密度和安全性双重升级的固态电池具有重要意义。由金属锂匹配廉价氟基正极（如氟化铁）构建的转换反应型锂/氟化物电池的能量密度有望突破500 Wh/kg，但其面临正极端的转换反应可逆性差和负极端的锂沉积/剥离稳定性差的双重挑战，固态电解质的介入有望解决正负极稳定性和可逆性的问题（ACS Energy Lett. 5, 1167-1176, 2020）。

全球技术材料专家Saint-Gobain将与以色列电池技术初创公司Addionics合作，根据以色列-美国BIRD能源计划开发具有新型电极组件的下一代固态锂离子电池。该合作伙伴关系旨在大幅改善电动汽车电池的性能，例如更长的续驶里程，快速充电，增强的安全性和更低的生产成本。

美国宇航局（NASA）正在实施一项名为“增强可充电性和安全性的固态架构电池”（SABERS：Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety）的活动，研究如何通过使用全新的材料和新颖的构造方法来制造更安全的电池，目标是制造一种比目前使用的锂离子电池具有更高能量的、可用于电动飞机的全固态电池，而且这种电池不会随着时间的流逝而减少容量、着火或在出问题时危及乘客。

美国国家航空航天局（NASA）宣布着手“从零开始”为电动飞机量身打造固态电池。

人们对高能量密度固态电池的兴趣很高；然而，这种电池一直受到树枝状物在电极上形成的困扰，因为这会导致电池短路。现在研究人员设计出防止固态电池中枝晶形成的电极架构。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院材料所光子信息与能源材料研究中心在固态电池及类脑计算领域取得新进展。

佐治亚理工学院团队开发出熔融渗透技术，用于固态电池可扩展生产。这种制造工艺有可能使电池制造商生产出更轻、更安全、能量密度更大的电池。

Hitachi Zosen公司开发了一种固态电池，其容量为业界最高，对各种温度的耐受性也很强，可用于卫星和工业机械。

多年来，锂离子电池在特斯拉带动下，已经成为电池动力的代名词。但是大型汽车制造商正努力转向固态电池，且将决定未来电动车市场的局面。

东京工业大学(Tokyo Tech)、东北大学、国立先进工业科学技术研究所和日本工业大学的科学家们通过实验证明，清洁的电解液/电极界面是实现高容量固态锂电池(SSLBs)的关键。他们的发现可以为改进电池设计铺平道路，提高移动设备和电动汽车的容量、稳定性和安全性。

电动汽车所有固态电池的开发商Solid Power宣布，其位于科罗拉多州路易斯维尔的工厂正在该公司的连续生产线上生产20 Ah多层全固态锂金属电池。

一次充电可行驶500公里。10分钟内充电完成。所有这一切都将安全问题降到最低。丰田推出的固态电池有望改变游戏规则，不仅是电动汽车，而且是整个行业。