從某種程度上講，所有現(xiàn)代鋰離子電池都是一種妥協(xié)，因?yàn)樽畛醯母拍钍侵圃?鋰金屬"電池，可以在相同的體積下可以儲(chǔ)存更多的能量。但問題在于，鋰金屬電池的耐用性很差。

鋰電池在充電過程中會(huì)將鋰離子從陰極轉(zhuǎn)移到陽(yáng)極，并會(huì)在這一過程中極具能量。這就需要中間有一個(gè)隔板，只能讓鋰離子通過，同時(shí)還需要導(dǎo)電電解質(zhì)。

在鋰金屬電池中，穿梭的鋰離子在陽(yáng)極側(cè)簡(jiǎn)單地形成純金屬鋰。但是鋰有形成樹枝狀結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)，樹枝狀結(jié)構(gòu)可以穿透陰極，導(dǎo)致電池短路。

而且由于這些電池中使用的液體電解質(zhì)是易燃的，因此短路時(shí)就可能會(huì)起火。

解決方案之一就是使用石墨陽(yáng)極。石墨的有序結(jié)構(gòu)為鋰離子提供了存在空間，這大大降低了枝晶形成的風(fēng)險(xiǎn)。但是這種石墨可以占據(jù)電池將近一半的體積，而且不會(huì)增加能量密度。雖然電池安全得到保證，但是性能卻削弱了。

近日，備受關(guān)注的電池技術(shù)公司QuantumScapehas宣布其已經(jīng)解決了這個(gè)問題。

之所以說它備受關(guān)注，是因?yàn)槠洳粌H拿到了比爾蓋茨、上汽、大眾的投資，而且團(tuán)隊(duì)還很強(qiáng)大，包括谷歌前董事，大眾首席科學(xué)家，特斯拉的前CTO等。

改進(jìn)鋰離子電池的一個(gè)方案是制造電解質(zhì)材料，用以取代電池中的易燃成分，減少電解質(zhì)和其他電池材料之間不必要的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)會(huì)隨著時(shí)間的推移而導(dǎo)致電池性能下降。

QuantumScapehas在固體電解質(zhì)方面的研究已經(jīng)有大約十年，此前該項(xiàng)目從斯坦福大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室剝離出來，并得到了美國(guó)能源部的一些資助。

在新聞發(fā)布會(huì)和視頻通話中，QuantumScape展示了它制造的電池，并提供了大量的測(cè)試數(shù)據(jù)。但是，這些測(cè)試尚未得到第三方獨(dú)立驗(yàn)證。

QuantumScape表示，與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，它的固態(tài)電池將能使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程增加80%。而且，在800次充電循環(huán)后，仍能保持80%以上的容量。

安全方面，固態(tài)電池沒有起火風(fēng)險(xiǎn)。而且體積能量密度將超過每升1000瓦時(shí)，幾乎是商用鋰離子電池組密度的兩倍。

從目前的一些信息得知，此次展示的新型電池為袋式電池，具有單片陰極層、固體電解質(zhì)層和陽(yáng)極接觸箔。陰極材料可能是一種鎳錳鈷陰極材料，這也是目前最常見的陰極材料。

在充電過程中，鋰離子離開陰極，穿過固體電解質(zhì)層，并鍍?cè)陉?yáng)極箔上形成純鋰。這確實(shí)會(huì)導(dǎo)致電池的厚度在充電過程中略微膨脹，但QuantumScape表示問題不大，因?yàn)樗辉谝粋€(gè)方向上膨脹。

看起來，QuantumScape的研究要比實(shí)驗(yàn)室成果更進(jìn)一步。該公司表示，大約五年前，它確定了固體電解質(zhì)的陶瓷材料，并從那時(shí)起一直在研究制造工藝。

雖然QuantumScape展示的測(cè)試電池包含一個(gè)大約一張撲克牌大小的電池夾層，但該公司表示，其實(shí)際的電池單元將更像一副包含許多堆疊層的撲克牌。

為此，QuantumScape需要規(guī)模化生產(chǎn)這些材料。這不僅僅是量產(chǎn)的問題，同時(shí)保持完美的質(zhì)量。

QuantumScape已經(jīng)獲得了巨額投資，而且還與大眾汽車建立屏一項(xiàng)合作協(xié)議，將合作延伸到制造階段。該公司計(jì)劃在2024年或2025年利用固態(tài)電池進(jìn)入電動(dòng)汽車市場(chǎng)。