固态电池成本居高不下市场商业化待解

固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。由于固态电池的功率重量比较高，所以它是电动汽车很理想的电池。2015年3月，英国戴森公司（Dyson）创始人詹姆斯·戴森首笔1500万美元的投资投向了固态电池公司。

在固态离子学中，固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。固态电池一般功率密度较低，能量密度较高。由于固态电池的功率重量比较高，所以它是电动汽车很理想的电池。

2020年固态电池技术研发有望取得突破性进展，在成本、能量密度和生产过程等方面进一步赶超锂离子电池技术。

2030年，锂离子电池将不再是电动汽车电池主流，但其在某些电子原件领域仍有一席之地。

历程

固态电池

固态电池从1991年索尼公司将含有液态电解质的锂离子电池带入电子设备的应用至今，液态锂电池已经成为目前最为成熟、使用最广泛的技术路线之一。

在2010年，丰田就曾推出过续航里程可超过1000KM的固态电池。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在试图用固态电池来取代传统的液态锂电池。

加拿大Avestor公司也曾尝试过研发固态锂电池，最终2006年正式申请破产。Avestor公司使用一种高分子聚合物分离器，代替电池中的液体电解质，但一直没有解决安全问题，在北美地区发生过几起电池燃烧或者爆炸事件。

2015年3月中旬，真空吸尘器的发明者、英国戴森公司（Dyson）创始人詹姆斯·戴森将其首笔1500万美元的投资投向了固态电池公司Sakti3，后者是一家成立于2007年的电池创业公司。

原理

固态电池

固态电池传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质（液态）。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。

固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重。

优势

据其官方称，Sakti3已制造出能量密度达1100瓦时/升的电池，这一能量密度几乎是目前锂离子电池的2倍。美国佛罗里达大学的电池专家、材料科学教授凯文·琼斯（KevinJones）认为：如果电池蓄电量能像Sakti3提出的那样多，那么电动汽车的购买和使用成本就有可能与普通汽车相同。

而且固态电池还有另一项优势——在事故中损坏时不易爆炸或起火。要知道的是，在此之前，在新能源汽车领域与特斯拉同样享有盛名的菲斯科，后来之所以会破产并慢慢销声匿迹，在很大程度上就是因为其频繁出现的电池起火事件以及其他故障。

此前，台湾辉能科技公司（ProLogium）就曾推出一款采用软性电路板为基材的固态电池，其厚度可以达到惊人的2mm，相当于一小片口香糖的厚度，可以随意折叠弯曲，展开弄平整再进行使用。这么一块看似不起眼的电池，其容量可以达到1000毫安，而一个iPhone般大小的充电宝，其容量也就在5000毫安左右。

争议

固态电池可能是未来电池技术的发展方向之一，但也许不是最好的。”上述新能源生产企业的技术人员称，“包括燃料电池、超级电容器、铝空气电池、镁电池在理念上都有较大的发展空间，而最终，要看哪种路线发展更快、更接地气。”所谓接地气，就是在商业化的规模和成本方面都能达到完美的平衡点。首先，使用的材料必须不能是高成本且稀有的。其次，要在各个行业和领域都有实现大规模应用的可能。

或许，现在最具考验的地方在于价格。液态锂电池的成本大约在200~300美元/千瓦时，如果使用现有技术制造足以为智能手机供电的固态电池，其成本会达到1.5万美元，而足以为汽车供电的固态电池成本更是达到令人咋舌的9000万美元。

Sastry表示，固态电池生产成本居高不下的一个重要原因在于生产效率低下。按照Sastry的规划，Sakti3最终将会把电池的成本降低至100美元/千瓦时，不过，她并没有给出最终的时间。

从理论的提出时间来看，固态电池并不是一个新的概念，但多年来，研发上的进展并没有想象那么快速。韩国三星的一位技术人员认为，即便Sakti3最终能做到成本上的降低，电池从实验室到最终的量产也需要不短的时间。正如液态锂电池，在上世纪70年代，相关的理念和实验认证就在齐头并进地推进，但真正大规模的使用，已经是20世纪末了。