固态电池的发展技术

据瑞银集团的数据显示，任何拥有能够超越锂离子技术的可行固态电池的人，都可能在2025年之前价值约840亿美元的所有电动汽车电池市场占据上风，而其目前的价值约为230亿美元。

1月8日消息，据外媒报道，为了提供一种更便宜、更安全、充满电就能行驶800公里的电动汽车，汽车行业需要在电池技术方面取得突破。不过，要想取得这种突破，往往说起来容易做起来难。

中国、日本以及美国的科学家都在努力寻找显著提高电池电量储存能力的方式，并使电动汽车的续航里程与加满油差不多，而这就需要固态电池技术的帮助。这种技术需要对电池内部结构进行大改造，使用固体材料而不是易燃液体来实现充电和放电目的。

这项技术有望对现有锂离子电池组进行重大改进的情况下取得突破。许多汽车制造商表示，锂离子电池正在达到其存储电力的极限，可能永远不会有足够的电力供远程车型使用。

如果能够取得成功，固态电池技术可以帮助内燃机汽车加速消亡，并有可能将电动汽车的充电时间从几个小时减少到大约10分钟。由特斯拉（Tesla）公司建造的超级充电桩网络现在提供较快的充电服务，但依然需要大约30分钟时间才能使耗尽电量的汽车充电量达到80%。

福特（Ford）汽车公司驻底特律的储能战略和研究高级经理泰德·米勒(TedMiller)表示：“如果没有固态电池技术，我们找不到其他实现这一目标的方法。我现在无法预测到底谁会把它商业化。”福特公司研究了各种技术，旨在提供更强大的电动汽车电池。

目前，使用固态电池的最好原型车仅足以推动单人汽车驶过日本富士山附近的丰田（Toyota）汽车公司停车场。戴姆勒（DaimlerAG）公司和菲斯克（Fisker）公司等汽车制造商、中国锂工业巨头、法国道达尔石油（TotalSA）公司以及麻省理工学院和斯坦福大学的子公司，都在努力完成这项任务。

菲斯克最早可能在今年对其电池进行汽车测试，而丰田和戴姆勒的测试时限则延长至2020年代。

这场赌注很大。电动汽车的采用预计将推动锂离子电池的迅猛增长，锂离子电池是内燃机的主要替代品。来自BloombergNEF的最新报告发现，2017年电动巴士和乘用车所用锂离子电池高达44千兆瓦时。预计到2030年，这一需求将飙升至每年1500千兆瓦时以上。

据瑞银集团(UBSGroupAG)的数据显示，任何拥有能够超越锂离子技术的可行固态电池的人，都可能在2025年之前价值约840亿美元的所有电动汽车电池市场占据上风，而其目前的价值约为230亿美元。

固态电池成功所需支持

锂离子电池技术是手机和个人电子领域几十年来使用的标准技术，正在进入电动汽车和电网储能领域，它使用液体电解质在阳极和阴极之间穿梭离子，为电池充电或放电。而固体电池，顾名思义，就是用陶瓷、玻璃或聚合物等固体材料代替液体。

这应该会降低电池起火的风险，并让电池变得更薄、更小，以便可以放在汽车座椅下面。研究人员还希望将固体电解质与锂金属阳极匹配，以提高能量密度，并使电动汽车进行更长距离的旅行时能够无需停下来充电。这可能有助于消除消费者对中途电力耗尽的担忧，从而刺激销售。

要做到这些，需要解决一系列难题。原型车目前的电池续航里程对于汽车来说太短了，而且在充电或放电时，电池的导电性差，成本效益低，材料有时会急剧膨胀和收缩。

日本锂离子电池技术与评估中心(LIBTEC)董事总经理石黑浩(YasuoIShihero)说，而当科学家解决其中一个问题时，往往又会加剧另一个问题。包括丰田、松下(Panasonic)以及日产(Nissan)在内的25家公司组成的联盟，得到了政府约9000万美元的资金支持，以加快研发进度。

菲斯克董事长兼首席执行官亨里克·菲斯克(HenrikFisker)表示：“在所有的参与者中，似乎每个人都解决了五件最重要的事情中的一件或两件或三件，但没有人真正解决所有问题。”

中国青岛新能源研究院将在两年内进行固态电池汽车试验，并考虑到2025年将其商业化。中国最大的电池生产商——ContemporaryAmperex科技有限公司，将固态电池技术纳入其先进电池研究范畴。

韩国三星SDI公司，SK创新公司以及现代汽车公司表示，他们也在研究这项技术。总部位于英国的家电制造商戴森有限公司(Dyson)也在研究这项技术，该公司当前的目标是电动汽车。

戴姆勒(Daimler)在德国斯图加特的电池研究主管安德烈亚斯·赫恩纳赫(AndreasHintennach)表示：“对于乘用车来说，我们应该在本世纪20年代初看到原型。”上个月，包括梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)在内的品牌背后的汽车制造商同意，到2030年，将订购230亿美元的当代锂离子电池。

大众汽车公司(VolkswagenAG)计划最早于2022年与合作伙伴Quantumscape公司开始试生产。这些时间表可能证明是乐观的。

行业顾问、科罗拉多州博尔德能源研究顾问公司(BoulderEnergyResearchAdvisors)董事总经理萨姆·贾菲(SamJaffe)表示：“实际上，这是个残酷的战场，每个人都在努力让这些电池发挥作用，但目前还没有人接近这个目标。”

BNEF驻伦敦的分析师詹姆斯·弗里斯(JamesFrith)表示，要到本世纪20年代末，具备所有承诺优势的固态电池才能上市。即便到那时，它们的价格仍可能非常高昂。

特斯拉表示，该公司经常与开发商交谈，并审查电池原型，但还没有看到任何比现有锂离子电池组更好的电池技术。特斯拉ModelS充满电后可以行驶539公里。特斯拉首席技术官斯特劳贝尔（JBStraubel）曾表示：“我们已经尽了最大的努力，我们洗耳恭听，我们很想找到它，但我们还没有成功。”

特斯拉的供应商松下表示，该公司仍在继续研究固态电池技术，但“商业化仍有许多障碍”。

丰田的突破潜力

据竞争对手、学者和专利数据显示，实现固态电池技术突破的最大希望在于丰田。

据BloombergLaw分析，这家亚洲最大的汽车制造商至少拥有233项与固态电池技术有关的专利或申请，几乎是其最接近竞争对手的三倍。丰田在2018年10月份发布的年度报告显示，该公司将在电池业务上投资1.5万亿日元(合139亿美元)，并计划在本世纪20年代初将固态电池技术商业化。

在过去十年中，丰田已经部署了多达200名员工，主要是在富士山附近的东桥-富士研究中心进行研发。该公司在使用固态电池为数字时钟、两轮踏板车以及传送带提供动力方面取得了很大进展，然后在其单座低速型汽车COMS的改装版上测试了这项技术。

LIBTEC的前丰田经理石黑浩说，这款车对研究人员来说更像是一种激励，而不是一种交通方式。

福特公司的米勒表示，由于许多现有电动汽车电池制造商专注于提高产量和降低成本，丰田的主要挑战者可能是一批美国初创企业。考虑到这种可能性，大众去年斥资1亿美元收购了

福特(Ford)的米勒表示，由于许多现有电动汽车电池制造商专注于提高产量和降低成本，丰田的主要挑战者可能是一批美国初创企业。考虑到这种可能性，大众去年斥资1亿美元增持了Quantumscape的股份。Quantumscape是由前斯坦福大学研究人员创建的，总部位于加州圣何塞(SanJose)。

总部位于美国马萨诸塞州沃本(Woburn)的IonicMaterial公司表示，SunMicrosystems联合创始人比尔·乔伊(BillJoy)和由汽车制造商雷诺(RenaultSA)、日产以及三菱(Mitsubishi)公司组成的风险投资基金都是其支持者。

2018年10月在日本大阪举行的一次论坛上，麻省理工学院剥离的子公司SolidEnergySystems公司首席执行官胡启超（音译）表示，预计将在2021年后开始对电动汽车进行固态电池试验。

SolidPower是总部位于科罗拉多州路易斯维尔的电池公司，自2017年12月以来始终与宝马汽车公司(BMWAG)建立开发伙伴关系。其首席执行官道格·坎贝尔(DougCampbell)表示，他相信固态电池技术将在汽车领域具有商业可行性，但可能不需再等五到十年了。

坎贝尔说：“我不会说我们前面没有挑战。但我有信心，这些挑战不需要出现奇迹就能克服。”