固态电池有望未来几年内出现，这项期待已久的

固态电池有望未来几年内出现，这项期待已久的技术可能会改变世界

设想一下：有一项目前正在接受测试的技术，当它向公众发布时，将成为一场期待已久的能源革命。这项新技术有望比我们现在市场上的任何产品都更安全、更高效。它将影响我们认为平凡的东西——电动工具、玩具、笔记本电脑、智能手机——以及我们认为特殊的东西——医疗设备、航天器，以及使我们摆脱化石燃料所需的创新车辆设计。几个世纪以来，我们已经了解这项技术，但直到现在我们才能够朝着它的创造迈出一小步。数十亿美元正在投入研究，一旦技术完善和发布，还将投入数十亿美元。

这种描述可能听起来很像聚变能力。然而，它实际上指的是电池技术领域即将到来的创新——特别是固态电池。虽然聚变电源和固态电池都被贴上了未来技术的标签，但从未成为今天的技术，但多年来，固态材料的进步和投资大幅增加。如今，不仅有许多大公司和可靠的研究人员参与其中，而且似乎我们最终可能会在未来几年内开始看到这些电池的发布。一旦这种难以捉摸的变革性技术最终准备好进行大规模生产，我们还能期待什么？

电池无非是储存化学能并将其转化为电能的装置。它们有四个主要部分：阴极、阳极、电解质和隔膜。阴极和阳极是电极。当电子从一个电极传递到另一个电极时，就会产生电流。在这种情况下，电子从带负电的阳极传递到带正电的阴极。然后，两个电极的作用是产生我们的电流。电解质溶液允许带正电的离子在两个电极之间流动。这平衡了电子的流动。最后，隔膜将两个电极分开并防止电池短路。

我们目前的电池和未来的固态电池之间有一个重要的区别：电解质。当前的锂离子电池具有液体电解质。不幸的是，液体电解质中存在的某些化合物允许称为枝晶的晶体结构的生长。枝晶会产生长而锋利的晶须，可以刺穿隔板并导致短路，从而导致危险的爆炸。顾名思义，固态电池具有抑制这些有害枝晶生长的固体电解质。更不用说一旦电解质从液体转换为固体就会发生令人震惊的事情。电池具有更高的能量密度，火灾和爆炸的风险大大降低，占用空间更小，并且能够在更宽的温度范围内运行。例如，让我们看看这对车辆意味着什么。

迄今为止，电动汽车的最大缺点是其行驶里程有限。一辆普通的电动汽车充满电后可行驶 250-300 英里（402-483 公里）。根据车辆是在车站充电还是在家中使用标准插座，为车辆充满电需要 1 小时到 17 小时不等。然而，电动汽车预计将继续普及，最终主导汽车行业。为了达到这一点，他们需要将航程扩大到至少 450 英里（724 公里），同时保持消费者的负担能力。

电动汽车的续驶里程是目前的两倍或三倍。公司可以选择制造更小、更轻、充电速度更快的电池，或者让电池保持相同尺寸但范围更广。充电时间也缩短至 15 分钟。如果我们看看三星在固态电池方面的进步，我们就会发现他们能够开发出一种可以充电和放电超过 1,000 次的电池，每次充电可行驶 500 英里（805 公里）。这是500,000英里的电池寿命。同时能够在更极端的温度下高效运行。

像这样的事情可能是汽油动力汽车的终结。对于笔记本电脑和智能手机，这意味着设备可以在单次（非常快速）充电后使用数天，电池的整体寿命从 2 年增加到 10 年以上。医疗设备可以变得更加便携和紧凑，而更大的温度范围意味着固态电池可能在未来的空间技术中得到应用。

这种潜力并没有逃过强大公司的注意。大众汽车、福特汽车、宝马汽车、现代汽车、丰田汽车和比尔盖茨都在固态研究上投入了数十亿美元。比尔盖茨支持的公司 QuantumScape 已经制造出带有陶瓷层的固态电池，这些陶瓷层能够抵抗枝晶生长并且能够在较低温度下运行。丰田计划在 2025 年之前限量推出配备固态电池的汽车。然而，最激动人心的突破来自一个你可能从未听说过的人。比尔盖茨支持的公司 QuantumScape 已经制造出带有陶瓷层的固态电池，这些陶瓷层能够抵抗枝晶生长并且能够在较低温度下运行。 丰田计划在 2025 年之前限量推出配备固态电池的汽车。然而，最激动人心的突破来自一个你可能从未听说过的人。

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0214/1526.html