電力的發現改變了世界，催生了一係列讓人們(men) 的生活更安全、更健康、更高效、更愜意的發明。而電池則將這一發現推向了新高度，為(wei) 人們(men) 提供了一種儲(chu) 存電力並用以驅動移動設備的方式。

目前，鋰離子電池在市場上占據主導地位，但更安全、容量更高的固態電池可能會(hui) 成為(wei) 未來世界的動力源泉，甚至可能幫助人類擺脫氣候變化帶來的影響。

作為(wei) 下一代CeraCharge材料開發的固態電池單體(ti) 。圖片來源：TDK官網

從(cong) 小型電池入手

目前，已有少數小型固態電池在某些手表和醫療植入物中投入使用。

日本電子製造商TDK宣布已成功研發出新版CeraCharge固態電池。其單元體(ti) 積能量密度高達每升1000瓦時，約為(wei) TDK傳(chuan) 統固態電池能量密度的100倍。TDK並未透露太多關(guan) 於(yu) 該電池專(zhuan) 有技術的細節，但已表明其采用了鋰合金陽極和基於(yu) 氧化物的固態電解質，這使其“極為(wei) 安全”。

新版CeraCharge電池的儲(chu) 能能力預示著，更長續航或更緊湊設計即將成為(wei) 現實。此外，這款電池有望成為(wei) 能量密度高的一次性紐扣電池的可充電替代品。

TDK初步規劃將該電池應用於(yu) 無線耳機、助聽器及智能手表等小型電子產(chan) 品，同時表達了向智能手機等更廣闊市場進軍(jun) 的願望。

“隨著電池麵積的增加，製造均勻且高密度的結構變得越來越困難，這會(hui) 導致出現裂紋和變形等結構缺陷。”TDK能源開發部科長佐藤宏司表示，“TDK計劃先從(cong) 小型電池入手，積累生產(chan) 和實踐經驗，再逐步探索大型電池的商業(ye) 化潛力。”

逐步邁向產(chan) 業(ye) 化

當前，盡管鋰離子電池在成本效益與(yu) 性能上取得了顯著進步，但其充電時長限製、續航裏程焦慮及安全隱憂仍成為(wei) 阻礙電動汽車全麵替代內(nei) 燃機汽車的關(guan) 鍵障礙。在此背景下，固態電池作為(wei) 電動汽車技術革新的利器，正從(cong) 研發階段逐步邁向產(chan) 業(ye) 化。

2023年，豐(feng) 田攜手日本能源公司出光興(xing) 產(chan) ，宣布將於(yu) 2027年至2028年啟動固態電池生產(chan) 。

同樣看好固態電池的還有梅賽德斯-奔馳公司。該公司認為(wei) ，固態汽車電池可提供的續航裏程幾乎是鋰離子電池的兩(liang) 倍，他們(men) 計劃在2030年前將這種電池投入量產(chan) 。

最近，大眾(zhong) 汽車旗下電池公司PowerCo與(yu) 美國全固態電池開發商QuantumScape達成戰略合作，引入固態鋰金屬電池技術，旨在每年生產(chan) 滿足多達100萬(wan) 輛電動汽車所需的電池。

QuantumScape的獨特技術結合了固體(ti) 與(yu) 液體(ti) 電解質，有效規避了枝晶問題，並有望將電動汽車的續航裏程從(cong) 現有的500多公裏提升至800公裏，這將進一步推動固態電池技術的商業(ye) 化進程。

為(wei) 電網儲(chu) 能助力

當前，鋰離子電池是電池儲(chu) 能係統的核心，但固態電池以其卓越的安全性、更長的循環壽命及更高的能量密度，被視為(wei) 潛在的更優(you) 解。不過，固態電池的大規模應用尚需克服大尺寸電池製造成本高與(yu) 工藝複雜等難題。

美國蜻蜓能源公司是嚐試解決(jue) 這一問題的公司之一。2023年，該公司獲得了一項製造技術專(zhuan) 利，有望為(wei) 電網儲(chu) 能領域固態電池的製造掃除技術障礙。與(yu) 此同時，美國電池製造商ION存儲(chu) 係統公司已於(yu) 今年4月啟動新工廠，專(zhuan) 注於(yu) 生產(chan) 采用陶瓷電解質和鋰金屬陽極的固態電池，滿足電網存儲(chu) 、電動汽車等多個(ge) 領域需求。其目標是到2028年將產(chan) 能擴大到0.5吉瓦時。

材料形態多樣化

盡管配備固態電池的電動汽車可能還需要幾年時間才能實現大規模商業(ye) 化，甚至可能需要更長時間才能助力構建清潔電力網絡，但這項技術從(cong) 科研象牙塔穩步邁向工業(ye) 化令人鼓舞。

今年1月，美國哈佛大學研究人員推出了一種陽極中含有矽的固態電池，該電池可在10分鍾內(nei) 完成充電。7月底，丹麥研究人員報告稱，他們(men) 開發了一種由岩石中發現的礦物質製成的無鋰固態電池，其固態電解質材料廉價(jia) 、高效、環保，性能比固態鋰基電解質更好。

隻要創新浪潮持續湧動，未來的世界將見證固態電池技術以多樣化的材料形態，賦予電動汽車更持久的“生命力”、馳騁更遠的征途，更將助力電網實現前所未有的清潔與(yu) 穩定，引領人類邁向一個(ge) 更加綠色、高效的能源新時代。

來源：科技日報

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