固态电池能取代电动汽车的锂离子电池吗?

锂离子电池已经成为电动汽车(ev)的基本动力来源，其需求随着汽车行业的激增而飙升电动汽车市场．然而，从一开始，一些挑战就引发了人们对该技术长期适用性的怀疑。

与锂离子电池相比，使用固体电解质的固态电池有望提供更高的安全性和性能。在电动汽车中使用锂离子电池的风险包括高可燃性、液体泄漏风险和高压下的电解分解，所有这些都可以通过固态电池解决。现在的问题是，固态电池能取代锂离子电池吗?

锂离子电池面临巨大挑战

电动汽车的批评者指出的主要问题之一是锂离子电池电动汽车着火．电池是易着火的电动汽车部件。虽然随着技术的进步，锂离子电池作为电动汽车动力来源的其他挑战，如里程焦虑和充电时间，已经在很大程度上得到了解决，但其他问题仍然存在。电动汽车火灾、环境影响和锂成本上升是锂离子电池面临的主要挑战。这是怎么了?

电动汽车起火-一个巨大的挑战

由于电动汽车起火事故，锂离子电池的普及度正在下降。锂离子电池极易着火，因为它们对高温极其敏感，内部高度易燃。受到外部压力的影响，电池有因超压而变得非常热并爆炸的风险。此外，当电流激增时，电池也会过热。此外，锂离子电池也会发生自放电，这可能导致温度上升，导致热失控，也称为“火焰喷发”。

有足够的故事可以证明这一点。几起火灾事件，包括特斯拉汽车和福特电动皮卡，时不时就会成为新闻。例如，最近在加利福尼亚，电池自燃导致一辆汽车着火，需要近6000加仑的水才能灭火。在另一起事故中，福特汽车公司(Ford Motor Co.)的F-150 Lightning电动皮卡在密歇根州试驾时电池起火，随即停产并停止出货。

越来越多的火灾事故引发了人们对电动汽车锂离子电池安全性的质疑。据媒体报道，仅在2023年的头两个月，纽约就发生了多达22起锂离子电池火灾。

环境影响-引起关注

除了锂离子电池的所有可见问题外，电池垃圾在未来有可能对环境构成相当大的挑战。锂离子电池确实是绿色和可再生能源的推动者，然而，电池寿命结束后的处理仍然是一个问号。

锂电池含有潜在有毒的镍、铜和铅材料。如果处理不当，废旧电池会导致环境灾难，如果不加控制地储存，它们会爆炸。

成本上升

高成本仍然是主要问题，因为由于电动汽车的激增，锂价格迅速上涨。据预测，全球对锂(也被称为白金)的需求将进一步上升到2040年达到40倍这主要是由向电动汽车的转变推动的。主要的问题是，制造这些现代电池所用的材料是稀土矿物。大量的锂离子电池生产需要由世界各地的少数几个矿山提供。正如预期的那样，随着采矿成本的增加，这些矿物的价格，尤其是锂的价格必然会上涨。

固态电池

全固态电池(assb)有望成为一项改变游戏规则的技术，加速电动汽车的普及。除了更安全之外，固态电池的能量密度大约是传统锂离子电池的两倍，由于优越的充放电性能，充电时间显著缩短，并且通过使用更便宜的材料来降低成本。这种电池是一种快速发展的新兴技术，被许多人吹捧为下一代电池技术。

有足够的理由让许多人相信，固态电池可能会将锂离子电池从目前的市场主导地位上击垮。

安全技术

最重要的理由是安全。锂离子电池中电解质液体固有的可燃性形成了一颗定时炸弹，可以并且已经导致这类电池自燃。这就是固态电池比锂离子电池更具安全性的地方。例如，使用陶瓷电解质替代品燃烧的可能性要小得多。陶瓷材料还允许固态电池在比等效锂离子电池更高的电流下工作。

更环保

固态电池不仅是更安全的替代品，而且还可以减少电动汽车电池的碳足迹。Minviro运输与环境公司最近委托进行的一项研究表明，与锂离子电池相比，固态电池可以将电池对气候的影响降低39%。

与锂离子电池不同，固态电池使用更常见、毒性更小的成分元素，如钠。

更高的能量密度

在过去的十年中，包括宝马、大众、现代和日产在内的几家知名汽车制造商已经在固态电池(SSBs)的研发上投入了数百万美元。2022世界杯决赛竞猜这些汽车制造商受到ssb相对于当前锂离子技术的显著优势的驱动。

固态电池拥有比传统锂电池更高的能量密度，使汽车制造商每公斤储存更多的能量。这可以减少尺寸和重量，或使电池提供更高的能量容量，并提供比类似尺寸的锂离子电池更大的行驶里程。

锂离子电池还需要外部冷却，这会占用宝贵的空间和能量。另一方面，固态电池带来了更高的电池与电池组的比例、更轻的车辆、更高的能量和功率密度、更长的续航里程和快速充电。

固态电池能取代锂离子电池吗?

现在做出明确的预测还为时过早，但人们对固态电池的看法是积极的。虽然固态电池有其自身的优点，但这项技术仍然太新了。然而，这项有前景的技术已经吸引了许多支持者，他们正在为这项技术的商业可行性提供研发资金。

到目前为止，日本企业在开发下一代电动汽车电源的竞争中占据主导地位。丰田汽车是固态电池专利的主要持有者。据推测，丰田的第一款ssb动力电动汽车将在2025年开始推出。

美国宇航局2022世界杯决赛竞猜的研究人员也在取得进展，并已经引起了来自政府、工业和学术界的浓厚兴趣，在一项名为“增强可充电性和安全性的固态结构电池”的活动中(军刀)．他们的研究旨2022世界杯决赛竞猜在通过调查固体电池在航空应用中的使用来改进电池技术。美国伊利诺伊理2022世界杯决赛竞猜工学院(IIT)和美国能源部阿贡国家实验室的研究人员也开发了一种具有固体电解质的锂空气电池，与目前的锂离子电池相比，这种电池的能量密度可能会增加四倍。

在谈到固态电池取代锂离子电池时，QuantumScape在2022年12月发布了其性能数据，显示他们的ssb具有惊人的容量能量密度，超过1,000 Wh/L，而现有电动汽车中使用的最好的电池仅高达700 Wh/L。这一消息引起了人们的关注，汽车巨头大众汽车(Volkswagen)以购入Quantumscape 5%的股份及其SSB技术作为回应。

其他支持者包括日产而且宝马．从概率的角度来看，固态电池的优点使其更有可能取代传统的锂离子电池，成为电动汽车的主要动力来源。