为什么固态电池是电动汽车制造商的下一个前沿

过去几年来，固态电池 (SSB) 一直是电动汽车的圣杯。有时人们会以传说或鬼故事的方式悄悄谈论固态电池，但其续航里程更长、充电速度更快的前景似乎遥不可及。

这种现状可能正在发生转变。宝马和福特等多家汽车制造商已投资电池制造商 Solid Power，该公司成立于 2011 年，声称其 SSB 将比锂离子电池更安全、能量更高且成本更低。福特 F-150 Lightning 的首席工程师 Linda Zhang 表示，该公司目前没有使用 SSB，但它们“绝对是我们正在考虑的东西”。

目前 Lightning 非常受欢迎，Blue Oval 正在尽一切努力满足需求。不过，在车辆中引入另一个新元素也是一项迫在眉睫的计划。

那么，固态电池是如何工作的呢？

GMC 的新款悍马电动车仅车架本身就是一台巨型机器，而 Ultium 平台上的 24 个堆叠电池单元使这台重量级车型增加了近 3,000 磅。悍马电动车的动力来自专有的 NCMA 组合（镍、钴、锰和铝），封装在锂离子电池技术中，就像智能​​手机中的电池一样。

常用的电动汽车电池由阴极、阳极、隔膜和液体电解质组成。行驶过程中，电池内带正电的锂离子被阴极吸引，电子通过高压电路。而固态电池则使用固体电解质代替液体。

这为什么重要？固态电池不仅更轻、更致密，而且能够在更小的体积内容纳更多电量，而且更坚固。想象一下水床和典型的床垫。如果一个物体强行掉到水床上，漏水（以及水淹房间）的风险很高。固体床垫可以承受更多的损坏而不会损坏。目前的锂离子电池容易因温度变化而膨胀，在碰撞中肯定会漏电。众所周知，固态电池不易起火，而且在快速充电等功能方面更稳定。

当前锂离子电池与固态电池

固态电池不仅能扩大续航里程和提高稳定性，还能提供更多功能。AutoPacific 分析师 Robby DeGraff 告诉 PopSci，如今许多电动汽车都采用常见的“滑板式”结构（一块宽阔的锂离子电池组，整齐地放置在车厢地板下方的两侧车轴之间）。转向更小、更高效的 SSB 会影响整辆车的结构。

“转向固态电池可能意味着我们将看到进一步最大化内部空间的新可能性，并且在设计电动汽车整体形状时会更加灵活，”DeGraff 说。“当固态电池准备好投入使用时，我认为这将成为电动汽车持续迁移的转折点。固态电池可能会解决消费者在全电动汽车方面可能遇到的最大犹豫之一：续航里程焦虑。”

SSB 的充电速度也更快，这也是电动汽车普及的另一个障碍。对于汽车制造商来说，这些电池有可能为电动汽车的设计打开新的大门，因为固态电池组更易于打包、更紧凑、更安全。

据位于布鲁塞尔的欧洲运输与环境联合会称，与液态锂离子电池相比，固态电池还有可能将电动汽车电池的碳足迹减少高达 39%。该联合会表示，尽管制造固态电池将比目前的锂离子技术多使用高达 35% 的锂，但它所需的石墨和钴也会减少。

为什么花了这么长时间？

SSB 的前景听起来很诱人。然而，需要注意的是，该技术尚未完全开发，也尚未经过测试，因此还需要等待一段时间。本田先进技术通信主管克里斯·马丁 (Chris Martin) 告诉PopSci，开发固态电池的最佳材料非常具有挑战性，建立高效的生产流程也是如此。

“对于电池等化学产品而言，在实验室中少量生产小尺寸电池通常要容易得多；而大批量生产大尺寸产品则要困难得多，”马丁解释道。“本田近 10 年前就开始开发全固态电池技术，我们预计，要达到本田严格的质量标准，实现批量生产还需要更多时间。”

马丁表示，本田正在取得进展，将投资约 430 亿日元（近 3 亿美元）在日本栃木县建立一条生产固态电池的试验生产线，目标是在本世纪下半叶将全固态电池电动汽车推向市场。