美國能源部證明固態電池爆燃隱患沒有降低成本也降不下來
固態電池，破功了。它本來是最被車企看好的電池技術，能量密度、結構、安全性都被認為有巨大優勢。甚至有希望能一勞永逸解決新能源汽車續航、安全、成本問題。眾多巨頭，已經把固態電池視為最有潛力的能源方案，大眾、上汽、奔馳等等都在佈局。
不過，美國能源部一項最新的研究表明，車廠們可能高興太早了。固態電池，不見得會安全多少，成本短期內也很難降下來。
最被車企看好的電池技術，缺陷在哪？
所謂固態電池，就是使用固態電解質來代替傳統鋰電池中的液態電解質。一般的液態電解質，由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、必要的添加劑配比而成。
其中有機溶劑是易燃易揮發的不穩定物質，而鋰鹽又是負責在正負極間運送電能的角色，有能量有易燃物，受衝擊或者短路，很容易失控爆炸。
固態電池則是使用鋰或鈉製成的玻璃或陶瓷化合物作為傳導物質，理論上具有不易燃且能量密度高的優點。
但美國能源部的這項研究，揭示了固態電池的熱失控風險並不比傳統鋰電池低。
固態電解質具有較高的剪切模量 （材料力學指標，表徵材料抵抗切應變的能力），可以有效抑制鋰枝晶的析出和生長。通俗的說，固態電解質有堅固的內部結構，能“壓住”鋰枝晶，讓其無法生長。
但是，對於陶瓷化合物為主的固態電池來說，這一點並不成立。因為陶瓷的晶界 (結構相同而取向不同晶粒之間的界面) 反而為鋰枝晶提供了生長路徑。生長的鋰枝晶，又會“頂壞”電解質內部結構，造成短路。固態電池能量密度本身又非常高，一旦短路，爆燃會更加嚴重。
而現在很多固態電池出於成本考慮，走的都是陶瓷化合物路線。除了鋰枝晶的威脅，固態電池的另一熱失控隱患來自固態電解質和負極材料之間的高界面電阻。電阻高發熱就更多，在密閉的電池包內當然不希望這種情況出現。
也有辦法解決，就是在固態電解質的負極區添加少量傳統液態電解質。沒錯，兜了一大圈又回到最初的起點… 而且添加了液態電解質的“半固態”電池，成本會升高不少，液態電解質本身是否會帶來新的安全風險，現在也沒有定論。
你可能發現了問題的根源：鋰。沒錯，鋰的最大缺點就是性質太活躍，那麼用鈉代替行不行？
可以，但鈉電池的問題是能量密度太低，一般比鋰電池小1/3 到一半左右，要想具備裝車條件，還需要在結構、材料等等方面做很多功課。總之，固態電池無論走哪條路都有不小的挑戰。這也許能解釋，為何眾多車企幾年前就投入佈局的固態電池，至今仍然沒有實質性進展。
車企押錯了未來？
前面已經說了固態電池的優點，那麼定量的分析，它到底比傳統鋰電池好多少？從數據上看，目前能量密度最高的傳統鐵鋰電池，是松下生產的NCA 18650，250 瓦時/ 千克。而固態鋰金屬電池能夠達到400-500 瓦時/ 千克，直接翻倍，實現了躍遷式提升。
而且在「加量」的情況下，這種新電池，還能實現15 分鐘（0-80%）快充，兼具損耗慢、不易燃等特性。如果所有的優點最後都能在量產產品上不打折，那麼固態電池一定會是對傳統鋰電行業甚至是新能源行業產生巨大衝擊的革命性產品。
所以，新能源汽車賽道上有實力的大廠巨頭已經開始佈局。比如有“美股最狂電池獨角獸”之稱的QuantumScape，第一大股東是大眾，其他投資者還有中國的上汽集團、比爾蓋茨、特斯拉前CTO、電池專家JB Straubel。
梅賽德斯、Stellantis 和現代則投資了固態電池初創公司Factorial Energy。而福特和寶馬也投資了Solid Power。不過大家紛紛看好押注的固態電池賽道，商業化進展卻一直是個謎…
沒錯，至今也沒人能說清楚固態電池的成本、效率，也沒人能給出一個量產時間表。就連能讓外界信服的實驗結果數據、技術專利，各個創業公司也守口如瓶。就拿名聲最大的QuantumScape 來說，對於這個“鋰枝晶”行業公認試金石的解決方案，始終迴避。
鋰枝晶生長問題解決了沒有，從不正面回應——yes or no，只是說「已經解決了數百個難題」。外界既不清楚10 年來這家公司到底花了多少錢、也不知道他們取得了哪些具體的技術成果。也很難判斷2025 年大規模量產的計劃是否靠譜。只是看見大眾汽車、JB Straubel、比爾蓋茨等投資和看好…… 有足夠公信力的背書。
正是這些情況，加重了外界的質疑，而且因為QuantumScape 發聲有限，神神秘秘，更容易讓不信任的吃瓜群眾，有對電池行業的標籤印象—— 圈錢騙子。
在動力電池領域，業界之前就有過「畫餅」圈錢案例。不過也從側面說明，這個行業確實足夠高精尖，連核心產業鏈上的專家們，也都是不到量產交付，就難辨真假。
美國能源部最新的結論也說明，固態電池當然具有很好的前景，現階段仍然有技術難題。這樣的情況下，相關的創業公司今後要么就是伊隆・馬斯克，要么就是賈躍亭了。
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