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电池技术新革命:固态电池将崛起

medium分享商业评论文章《固态电池的崛起》,如下:

不管人们是否开始注意到到,锂离子电池已经是人们生活中至关重要的一部分。它们为从电动汽车到手机和其他移动设备的任何东西提供动力。但是有一个问题。虽然我们总是可以尝试把电池做得更大、效率更高一些,但技术在最近几年并没有太大的进步。

(来源:pexels)

即使是在过去的10年里,这类电池体积也还没有变得非常小,导致设备和汽车都占据了大部分的空间和重量。

而每次给这些电池充电时,它们的最大储电容量就会减少一点点。这意味着,从长远来看,这些电池的最大容量可能会变得非常小,因而需要更换电池或设备。

不仅如此,锂离子电池也无法以安全或环保的方式降解。这些电池工作所需的有毒化学物质被释放到空气和土壤中,造成了一个明显的环境问题。

所以,不用说,锂离子电池技术实际上已经被推到了极限,需要一个重大突破才能继续向前发展。有解决办法吗?固态电池的答案是肯定的。

今天的大多数电池,包括锂离子电池在内,使用液体或凝胶电解质将电子从阴极(正极)转移到阳极(负极)或反过来。在两者之间有一个隔膜,以防止任何短缺,而电解质允许电子到达阴极或阳极,尽管隔膜在那里。这就是固态电池采取不同方法的地方。

这些电池使用的不是液体或凝胶电解质,而是固体电解质。让这种电池更好的是,它不再局限于液体或凝胶,而是有大量不同的固体作为电解质。它们不仅有很多可供选择,而且当它们退化时,它们中的大部分不会破坏环境。

固态电池也可以有一个显着更高的储电容量,因为固态电解质也加倍作为分离器。因为这种类型的电池有更少的组件,有更多的容量空间。

固态电池有多少额外的容量?三星发明了一种固态电池的原型机,它不仅体积只有锂离子电池的一半,还能提供500多英里(约合804公里)的续航能力。至于寿命,QuantumScape正在研发的固态电池,在经过800次充电循环后,仍有超过80%的电量! 这大概是现在的电池所能达到的充电循环次数的2到3倍。

(来源:pexels)  

不仅如此,这种技术几乎不存在爆炸或着火的危险。这也是因为固态电池不像锂离子电池那样含有易燃的化学物质。

另一个可能有帮助的因素是,这些电池可以在更高的温度下工作。这意味着我们可以获得更快的充电时间,而不用担心电池的长期耐久性。

当然,慢慢充电对电池来说总是更好的,但随着电池寿命的延长和电池寿命的提高,如果我们想让电池持续一段合理的时间,我们可能不需要那么过于维护电池。

固态电池在不久的将来肯定会出现,尽管目前还没有做好大规模生产的准备。

话虽如此,当这些电池开始推出时,它们可能会永远改变我们对电池的看法。很难准确预测制造商将如何利用这项技术,但我看到了一些他们可以利用的方法。

首先,他们可以缩小电池的体积以腾出更多的空间。今天,我们移动设备内的电池非常巨大,很可能成为设备内最大的组件。电池占据了至关重要的空间,而这些空间原本可以用来放置其他物品。

高温是电子设备最常见的杀手之一,尤其是笔记本电脑。这是因为热量没有足够的空间流通,因为所有的东西都挤在一起了。如果电池只占过去的十分之一的空间,那么就可以有更多的循环,甚至可以有更好的冷却系统。

这也可以应用到电动汽车上。如果电池体积缩小,汽车就会更轻,行驶里程也会更长,这无疑会使电动汽车像一些汽油车一样便宜。

这项技术在投入生产时成本会更高,这不是什么秘密,但事实上,制造商将使用更少的材料,这将有助于平衡它(尽管它们仍然会很贵,你很快就会看到)。最重要的是,人们仍然可以获得固态电池的所有好处。

第二种用途可能在高端产品中更为常见,那就是保持电池大小不变,以获得更好的电池寿命。想象一下,如果你的手机电池的续航时间可以比现在长2到3倍!想象一下,经过800次充电后,电池仍然有至少80%的容量。

如果这一技术应用到电动汽车上,我们就可以在一次充电的情况下观测到数千英里的行驶里程,从而消除所有的里程焦虑。

从理论上讲,特斯拉Model S最近已经突破了400英里(约643公里)的续航上限,而Lucid Air的续航里程也超过了500英里(约804公里),这些新车的续航里程很有可能达到1500英里(约2414公里)左右。但因为这将使用完全相同大小的电池组,这可能会花费一大笔钱。

(来源:pexels)  

但由于这将带来的疯狂的成本,我认为电动车可能只会缩小电池组。

固态电池有可能永远改变我们对电动汽车和移动设备的观念。所以,这就引出了一个问题,他们到底是什么样子呢?

你还记得我说过拥有一个1500英里的固态电池要花一大笔钱吗?这并没有夸大。根据最近的一项研究,预计到2026年,固态电池的价格仍将是锂离子电池的4倍。

他们的假设是每千瓦时的成本在400美元到800美元之间(约2600元-5200元人民币)!相比之下,锂离子电池被认为有潜力达到每千瓦时100美元。以特斯拉Model 3为例,它使用了54.5 kWh的电池。这意味着一块锂离子电池的价格约为5450美元,而一块固态电池的价格从21800美元(约合人民币14.1万元)到43600美元(约合人民币28.3万元)不等。这比整辆车都贵。

所以,不用说,这些东西不会是市面上最便宜的电池。当然,一旦开始大规模生产,价格可能会下降,但谁知道这需要多长时间。

另一个潜在的困难折是能够找出哪种最有效的固体材料。有些材料就是不行,或者它们的性能可能比锂离子电池还差。必须进行大量的试验和错误,这可能意味着可能需要更长时间才能把价格降下来。

总的来说,固态电池有很多优点,但也有一个最大的因素在整个行业对它们不利。这就是价格高,非常高。

你可以拥有世界上最好的产品,但如果它贵得离谱,你可能会发现自己并没有太成功。话虽如此,我确实相信油价最终会下降,但到那时可能已经出现了新的突破。在那之前,我们所能做的就是焦急地等待,看看这项技术如何进步。