锂离子电池已经存在了将近30年，尽管它们在消费电子和汽车领域取得了巨大的成功，但是新技术正在等待解决其局限性也就不足为奇了。

已经有多家锂离子制造商正在生产带有镍含量更高的阴极的电池， 以满足对更高能量密度的需求，这意味着电动汽车（EV）的行驶里程更长。

但是还有另一种技术有望成为该领域的下一个大问题。

已经提出固态电池作为解决在安全性，性能，形状因数和成本方面使用液体电解质的当前锂离子电池的固有限制的解决方案。

著名的开发商包括大众汽车支持的QuantumScape，后者正在寻求将该技术商业化。

那么，这两种技术之间有什么区别？

为什么固体电解质胜过液体电解质

当前大多数锂离子技术采用在有机溶剂中包含锂盐的液体电解质。

然而，由于电解质在负电极处的分解而导致的固体电解质界面限制了有效电导率。

此外，液体电解质需要昂贵的膜来分隔阴极和阳极，以及不渗透的外壳以避免泄漏。

这些因素限制了这些电池的尺寸和形状，并且由于液体电解质使用易燃和腐蚀性液体而存在安全和健康问题，这进一步加剧了这些因素。

相反，IDTechEx在一份研究报告中指出，固态电解质使用锂金属和高压阴极材料。

早期的固态电池没有比液态电池明显的优势，后者可以在电池级达到超过700瓦时每升（Wh / L）的能量密度，从而使电动汽车的最大行驶距离达到500公里，他们确实提供了其他好处。

首先，由于电极和电解质均为固态，因此固体电解质也起隔板的作用，由于省去了诸如隔板和壳体之类的部件，因此体积和重量得以减小。

这还允许在电池组中更紧凑地布置电池单元。

也许更重要的是，去除易燃液体电解质可以成为更安全，持久的电池的一种途径，因为它们更耐温度变化和在使用过程中发生物理损坏。

固态电池还可以具有更长的寿命，因为它们可以在降级之前处理更多的充电/放电循环。

结合使用高压阴极材料和高能量密度的锂金属阳极，固态电池的能量密度可能超过1,000Wh / L。

像DVD与流媒体一样，竞争性固态电池技术

但是，固态电池的出现必须克服很大的障碍。

IDTechEx指出，行业中有多种技术方法可用。

固态电解质可大致分为三类：有机类型，无机类型和复合类型。无机类型进一步细分为聚合物，氧化物和硫化物体系。

每种类型都有其自己的优点和缺点。聚合物系统易于加工，但具有较高的工作温度和较差的稳定性，而硫化物系统则具有制造困难和制造过程中产生的有毒副产物的缺点。

但是，固态电池可能距离不太远。

大众汽车表示将在本世纪中叶之前有限地提供固态电池，而丰田汽车则表示最早可在2025年到达市场。

（中国粉体网编辑整理/星屑）

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