根據德國出版物Manager Magazin最近的一份報告，由固態電池供電的電動保時捷跑車正在開發測試中。

對於跑車來說，再生制動和放電的需求比普通電動汽車要求更高，因此，固態電池是一種非常理想的動力來源。

保時捷的母公司大眾汽車一直是固態電池公司QuantumScape的長期投資者。大眾此前曾表示，它認為固態技術即將問世，能夠在短短 12 分鐘內獲得 80% 的電量。

顧名思義，固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。它具有眾多優勢：更輕、更薄、更安全、尤其是能量密度更高（是鋰離子電池的兩倍以上）。

它能讓電動汽車一次充電即可行駛數千公里，這就是為什麼固態電池被業內人士稱為“永遠的電池”。此外，憑藉更高的能量密度，固態電池可以更快地進行充電和放電，在低溫下表現更好，並提供更多的耐用性。

學術界和電池製造商都在努力提高鋰離子電池的能量密度，儘管也取得了許多突破，但是未來五年內上市的絕大多數電動汽車，續航里程或許很難令消費者滿意。

我們熟知的三元鋰電池，這種電池正極使用鈷、鎳、錳或鋁。每種元素的比例各不相同，目標是減少昂貴、高需求的鈷的數量，能量密度約為170-200Wh/kg。

磷酸鐵鋰電池（正極材料為磷酸鐵鋰）長期以來一直是電池製造商的最愛，磷酸鐵鋰電池使用豐富的礦物質，成本更低，並且在極端條件下不易著火。近年來在能量密度（130-150Wh/kg）方面的改進使得它們常常被用於低端和便宜的電動汽車中。

除了對高能量密度的正極材料的研發在緊鑼密鼓地進行，大量研究也正在開發負極材料，如改用碳複合材料甚至矽以將能量密度提高到當今石墨負極的10倍。

但是電動汽車製造商卻更青睞固態電池，大多數電動汽車製造商希望的突破是固態電池。

固態電池的大規模商業化受到兩個因素的阻礙：固態電解質較低的電導率和介面不穩定性問題。

克服介面上出現的不穩定性對研究人員來說是最具挑戰性的，這些不穩定性可能在這種電池的製造和電化學操作過程中發生。

科學家們說，有一種更好的方法來製造固態鋰電池。透過研究電池製造過程，麻省理工學院的研究人員發現了一個在製造過程中微小但至關重要的汙染問題，這可能會降低未來電池設計的複雜性。

他們使用了幾種方法來解決這個問題。首先是一種稱為“燒結”的製造技術，它將材料加熱直到它們軟化並變得更柔韌，但不將材料熔化，這有助於縮小間隙，使兩個固體相互貼合。

其次，他們使用更柔軟的塗層，有助於在兩種固體材料之間形成更清潔的密封。

在這項新研究中，研究人員發現改進前一種方法可以幫助後者減少製造過程中的一個額外步驟，以及為電池新增特殊塗層所需的額外材料成本。他們說，秘訣在於去除在燒結步驟中被困在電池材料層之間的腐蝕性二氧化碳。

“因此，必須在燒結過程中去除二氧化碳，才能在電解質陰極介面處獲得良好的接觸，而不會形成第二相。在氧氣中燒結是理想的，產生出色的化學穩定性和低介面電阻。”研究人員在最近發表在學術期刊《Advanced Energy Materials》上的一篇論文中解釋道。

目前，固態電池的量產技術難度還是很大，國內曾經有專家預言，五年都很難看到固態電池量產。

無論如何，幾家汽車製造商都對固態電池表現出了興趣。

豐田正在大力開發可用於大批次生產的固態電池，他們計劃在本世紀中期左右首先在混合動力車中使用固態技術。

日產最近還宣佈計劃在 2028 年左右開始使用固態電池。寶馬和福特投資了初創公司 Solid Power，而現代、Stellantis和梅賽德斯-賓士則支援了 Factorial Energy。

本文為科技酷探原創，抄襲必究！

作者為中國科學院博士，美國藤校研究員，科學技術控，接觸一線科技研發，樂於分享，歡迎關注科技酷探。