汽车实用性遭质疑

2018年6月，大众出资1亿美元投资的QuantumScape是斯坦福大学前研究人员于2010年成立的公司，其全固态电池方面的专利累计约200项。

2020年12月，QuantumScape公布了下一代固态电池的相关测试数据，称其技术能够解决阻碍高能量密度固态电池推广的基本问题，包括充电时间（电流密度）、循环寿命、安全性和运行温度。这一举措，给股东和投资者打了一剂“强心剂”，令其股价达到132.73美元高点。

从数据看，其电池在15分钟内可充电至80%，几乎是特斯拉Model 3的两倍。电池续航里程可以比当前商业化电池技术高50%左右，不过该数据还没有经过路试。

QuantumScape固态电池技术

不过，这一技术受到了Soteria电池创新集团（BIG）CEO Brian Morin博士的质疑。他表示，QuantumScape的电池尚未达到iWatch电池的大小，且未经验证，从未在实验室外进行过测试。他指出，与固态电池相关的重大风险尚未克服，包括：

无法制造多层电芯

在SUV粗犷的驾驶模式或糟糕的道路上，裂缝等问题将变得更严重，枝晶会增加

使用锂金属增加能量密度，却没有提到锂金属会在179℃下自燃

研究实际上仅消除了最便宜的一种成分石墨，而需要增加制造薄陶瓷电解质并在高温下烧结的成本

他猜测，如果实现量产，其能量密度不会比今天的电池高，可能只会应用于手表和可穿戴设备；成本也比想象高得多；一旦制造出合适尺寸的电池，它可能不会比当今的锂离子电池更安全。

如果真是这样，才是包括大众、比尔·盖茨在内的投资者的滑铁卢！看股价，现已跌去了三分之二。

研究比比皆是

2016年底，锂离子电池之父、共同发明者John Goodenough领导的一个工程师团队在《能源与环境科学》杂志上发表了一项固态电池设计，称未来固态电池设计可能比现在的电池储能高出3倍，充电速度更快。

John Goodenough

研究人员说，这种玻璃电解质还可以把锂换成钠，是一种更便宜、更环保的选择，因为钠可以从海水中提取。这些电池不仅比现在更强大，而且更经济。固态电池也可以在极端条件下工作，这对汽车电池来说可能是一个巨大的突破。

2017年11月，Empa和日内瓦大学（UNIGE）的研究人员表示，这种称为“全固态”的电池可以储存更多能量，同时保持高安全性和可靠性水平。电池是以锂的廉价替代品钠为基材。

不可燃固态钠电池

UNIGE大学理学院物理化学系教授Hans Hagemann解释说，研究人员发现的一种基于硼的物质——氯代硼烷能使钠离子自由循环。此外，由于硼烷是一种无机导体，消除了电池在充电时着火的风险。

Empa的能量转换材料实验室的研究员Leo Duchene说：“困难在于在电池的三层之间建立紧密的接触。”研究人员先将部分电池电解液溶解在溶剂中，然后再加入氧化铬钠粉末。溶剂蒸发后，将阴极粉末复合物与电解液和阳极堆叠在一起，压缩不同的层就形成了电池。

测试表明，所使用电解液的电化学稳定性可以承受3伏电压，而之前研究的许多固态电解质在相同的电压下都会受损。科学家们还对电池进行了超过250次充放电循环测试，之后85%的能量容量仍能正常工作。

研究人员说：“电池需要1200次循环才能投放市场。此外，我们还需要在室温下测试电池，这样我们就可以确认是否会形成枝晶，同时进一步提高电压。我们的实验仍在进行中。”

还有一家2019年成立的Solid State Battery（SSB），其固态电解质使用聚合物和离子材料的组合，从而产生更大的离子迁移率。此外，加入的纳米颗粒通过抑制枝晶生长以及提供额外的离子传输途径可改善电解质的机械性能。试验说明，随着使用时间的延长，SSB的电池不会因为温度升高而失去性能。

SSB固态隔膜特性

该公司一直致力于开发一种特殊类型的聚合物基材料，用于高能量密度锂电池的固态电解质。固态聚合物电解质具有制备简单、成本低、能量密度高、与锂盐相容性好等优点。最重要的是，与传统的液体电解质相比，聚合物电解质具有热稳定性和电化学稳定性。其固态隔膜提供了一个独特的机会，可以包装成锂电池或适合更大的应用，如车辆或飞机。

2019年6月，日本村田制作称将启动新一代全固态电池量产。其电解质采用氧化物陶瓷材料，并不适合纯电动汽车等需要高输出功率和快速充电的产品，但能减少气体的发生，适合用于可穿戴设备、医疗产品等。

文章来源：《水动力学研究与进展》 网址: http://www.sdlxyjyjzzz.cn/zonghexinwen/2021/0216/510.html

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