我承認(rèn)，我是一個“大趨勢病”患者，始終堅信汽車就是“燒”電的比燒油的好，因為在大學(xué)里，和內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的課程就是比電動機(jī)要簡單很多，后者不僅公式復(fù)雜，而且計算多，讓我這個學(xué)渣經(jīng)常處在掛科的邊緣，而我也無比堅信，只有學(xué)不懂的才是最先進(jìn)的，未來注定是電動車的天下。

這個真的好難

就算存在續(xù)航焦慮，但目前電動車手中能打的牌還挺多的，其中一張是燃料電池牌——豐田本田最新的氫氧燃料電池車?yán)m(xù)航里程基本都在600km以上，氫氣的存儲和加注都不存在技術(shù)問題；另一張牌是我們今天要說的固態(tài)鋰電池——目前的鋰電池能量密度已經(jīng)很難突破260Wh/kg，但固態(tài)電池能量密度能夠輕松超過300Wh/kg，并有望達(dá)到500Wh/kg，而且安全性將有質(zhì)的提升，是鋰電池未來的發(fā)展方向。

固態(tài)鋰電池

電池產(chǎn)生電流，靠的是正負(fù)極之間帶電離子的交換。目前的鋰電池大部分屬于液態(tài)鋰離子電池，顧名思義，在三元鋰電池中，鋰離子游離在液態(tài)電解質(zhì)中。放電時，鋰離子從負(fù)極析出，穿過隔膜，在正極形成鎳鈷鋁酸鋰（NCA）或鎳鈷錳酸鋰（NCM），充電過程則與上述過程相反。

在負(fù)極一側(cè)，鋰離子被嵌入在石墨材料中，放電時，鋰離子再從石墨材料中脫嵌出來。在負(fù)極一側(cè)，不參與反應(yīng)的石墨材料占據(jù)了大部分空間，這導(dǎo)致參與反應(yīng)的鋰離子數(shù)量不足，如果將負(fù)極材料換為金屬鋰，那將極大的提升鋰電池的能量密度，但在采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池中，這根本無法實現(xiàn)：

金屬鋰

這是因為充電時，液態(tài)電解液中的鋰離子無法在鋰金屬表面均勻沉積，而是形成枝晶結(jié)構(gòu)，枝晶一方面容易斷裂，斷裂后的枝晶無法參與反應(yīng)；另一方面，枝晶容易刺穿隔膜，導(dǎo)致電池短路，而在當(dāng)下，大部分電動車電池自燃事故的原因都可以歸結(jié)到隔膜破裂上。

在液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池中，隔膜一般采用聚烯烴多孔膜打造，它的作用是區(qū)隔電池的正負(fù)極，隔膜能讓鋰離子自由通過，但自身不導(dǎo)電。

因此，要讓鋰電池負(fù)極材料變成鋰金屬，就必須改變電解質(zhì)的屬性，而在固態(tài)鋰電池中，所有的材料都是以固態(tài)形式存在，其中電解質(zhì)由聚合物、氧化物或硫化物充當(dāng)，負(fù)極不會產(chǎn)生枝晶。

氧化物（陶瓷）電解質(zhì)鋰電池結(jié)構(gòu)

固態(tài)鋰電池優(yōu)點很明顯，首先是輕量化：在采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池中，電解質(zhì)+隔膜的重量占到了電池全重的60%以上，而在固態(tài)鋰電池中，電解質(zhì)材料僅僅是薄薄的一層，這層材料能做到十幾微米甚至幾微米的厚度，在減輕電池重量的同時，也提升了電池外形的可塑性；其次在安全方面：固態(tài)電池被穿刺后并不會像液態(tài)鋰電池那樣引起短路和爆炸。

氧化物固態(tài)電池

目前，采用聚合物電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池發(fā)展最早，在電動車上，法國Bolloré公司開發(fā)的固態(tài)鋰電池已經(jīng)在法國的兩千多輛出租車上投入使用，該電池能量密度為260wh/kg，電解質(zhì)為聚合物，負(fù)極材料為鋰金屬。

搭載Bolloré固態(tài)鋰電池的出租車

在不久前，戴森被爆出在秘密研發(fā)電動車，其實在更早之前，戴森已收購了美國Sakti3公司，后者專門研發(fā)采用氧化物電解質(zhì)的固態(tài)鋰電池，戴森高層曾表示，相關(guān)技術(shù)只是為了提高戴森無線吸塵器的工作時間，呵呵，這誰信呢？

而在車企這邊，豐田則在一門心思的研發(fā)電解質(zhì)為硫化物的固態(tài)鋰電池，并計劃在2025年將其投入量產(chǎn)。

在中國國內(nèi)，比亞迪和寧德時代都有開發(fā)固態(tài)電池的計劃，另外必須警醒的是，日本目前在固態(tài)電池方面專利占到了全球的50%，領(lǐng)先優(yōu)勢非常明顯。