2022-03-14
固态电池，破功了。
它本来是最被车企看好的电池技术，能量密度、结构、安全性都被认为有巨大优势。
甚至有希望能一劳永逸解决新能源汽车续航、安全、成本问题。
众多巨头，已经把固态电池视为最有潜力的能源方案，大众、上汽、奔驰等等都在布局。
不过，美国能源部一项最新的研究表明，车厂们可能高兴太早了。
固态电池，不见得会安全多少，成本短期内也很难降下来。
最被车企看好的电池技术，缺陷在哪？
所谓固态电池，就是使用固态电解质来代替传统锂电池中的液态电解质。
一般的液态电解质，由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂配比而成。
其中有机溶剂是易燃易挥发的不稳定物质，而锂盐又是负责在正负极间运送电能的角色，有能量有易燃物，受冲击或者短路，很容易失控爆炸。
固态电池则是使用锂或钠制成的玻璃或陶瓷化合物作为传导物质，理论上具有不易燃且能量密度高的优点。
但美国能源部的这项研究，揭示了固态电池的热失控风险并不比传统锂电池低。
固态电解质具有较高的剪切模量 （材料力学指标，表征材料抵抗切应变的能力），可以有效抑制锂枝晶的析出和生长。
通俗的说，固态电解质有坚固的内部结构，能“压住”锂枝晶，让其无法生长。
但是，对于陶瓷化合物为主的固态电池来说，这一点并不成立。因为陶瓷的晶界 (结构相同而取向不同晶粒之间的界面)反而为锂枝晶提供了生长路径。
生长的锂枝晶，又会“顶坏”电解质内部结构，造成短路。固态电池能量密度本身又非常高，一旦短路，爆燃会更加严重。
而现在很多固态电池出于成本考虑，走的都是陶瓷化合物路线。
除了锂枝晶的威胁，固态电池的另一热失控隐患来自固态电解质和负极材料之间的高界面电阻。
电阻高发热就更多，在密闭的电池包内当然不希望这种情况出现。
也有办法解决，就是在固态电解质的负极区添加少量传统液态电解质。
没错，兜了一大圈又回到最初的起点…而且添加了液态电解质的“半固态”电池，成本会升高不少，液态电解质本身是否会带来新的安全风险，现在也没有定论。
你可能发现了问题的根源：锂。
没错，锂的最大缺点就是性质太活跃，那么用钠代替行不行？
可以，但钠电池的问题是能量密度太低，一般比锂电池小1/3到一半左右，要想具备装车条件，还需要在结构、材料等等方面做很多功课。
总之，固态电池无论走哪条路都有不小的挑战。
这也许能解释，为何众多车企几年前就投入布局的固态电池，至今仍然没有实质性进展。
文章来源：连线新能源
