固态电池

<p class="wp-block-paragraph">锂离子电池的崛起堪称一场革命，从最小的个人电子设备到庞大的储能系统，都由它提供动力。但正如过去十年里坐过飞机的人都知道的那样，通过带电锂离子在液态电解质中移动来储存和释放能量，也有其弊端，其中尤其令人担忧的是，电池容易起火。固态电池应运而生，以固体陶瓷或聚合物取代液体，使电池组充电更快、寿命更长，能在更小的空间内储存更多能量，而且最关键的是，运行温度更低。新一代企业正致力于将此类电池推向市场，如果它们的押注成功，这项技术将大大推动摆脱化石燃料的转型。&nbsp;</p> <h3 class="wp-block-heading">难点所在</h3> <p class="wp-block-paragraph">十多年来，人们一直说固态电池“再过几年就能问世”。在实验室里，这项技术行得通，但仍面临诸多挑战。在将固态电解质与锂金属负极（电池中向电路释放电子的一端）配对的设计中，充电时往往会长出被称为枝晶的针状细丝，它们最终会刺穿电解质，导致电芯短路。固态电解质<em>本应</em>通过物理屏障阻止枝晶形成，但这些树枝状突起如同混凝土地基中的树根一般不断穿透，导致许多固态电解质开裂。&nbsp;</p> <p class="wp-block-paragraph">此外，还有规模化制造的问题。大规模生产需要大量无缺陷的类陶瓷材料薄片来制造电解质，还需要在干燥房中进行组装，因为这些电解质容易与水发生反应。有意进入这一领域的制造商对固态电池的潜在价格给出了不同估计，但大多数预计，到2030年代中期的某个时候，其价格将与锂离子电池组持平。&nbsp;</p> <h3 class="wp-block-heading">进展情况</h3> <p class="wp-block-paragraph">尽管这项技术尚处于起步阶段，固态电池领域已经出现过<a href="https://www.youtube.com/watch?v=j5oyVNjrUPI">备受瞩目的失误</a>。不过，美国技术最先进的固态电池公司之一表示，它正接近具备将产品推向市场的能力。获得比尔·盖茨支持的QuantumScape于2010年在硅谷成立，采用一类陶瓷材料来构建电池。该公司称，这类材料与锂相容，也就是说，不会形成枝晶。“之后，我们花了大概10年时间，研究如何加工这种材料，使其满足所有其他要求，”QuantumScape联合创始人兼首席技术官蒂姆·霍尔姆说。2025年，这家初创公司宣布了一种专有的大规模制造方法，可快速生产电池所用的陶瓷电解质并对其进行热处理。“此前，陶瓷领域从未有人做到过这一点，”霍尔姆声称。过去一万年来，制作陶瓷都需要将原材料放在窑炉中缓慢烧制数天。“我们找到了一种方法，将这个过程缩短到几分钟，”他说。&nbsp;</p> <p class="wp-block-paragraph">还有许多其他公司也在推动这项技术发展。全球最大的汽车制造商丰田早在2010年就<a href="https://pressroom.toyota.com/tmc-outlines-eco-car-plans-battery-research-progress/">启动了</a>固态电池研究计划。如今，丰田正与全球能源和石油公司出光兴产合作建设一座中试工厂，并承诺推出充电不超过10分钟即可行驶745英里（约1199公里）的汽车——如果能够实现，这将是一次巨大飞跃。在中国，占全球电池市场约40%份额的巨头宁德时代也在积极布局固态电池，仅2024年就向一项研究计划投入了<a href="https://greyb.com/blog/solid-state-battery-companies/">近26亿美元</a>。与此同时，梅赛德斯去年秋天为旗下一辆EQS轿车配备了固态电池；在连续行驶750英里（约1207公里）后，这辆车<a href="https://electrek.co/2025/09/09/mercedes-eqs-with-solid-state-ev-batteries-drove-750-miles/">仍有剩余续航里程</a>。&nbsp;</p> <p class="wp-block-paragraph">这项技术能否得到广泛应用？考虑到潜在市场的规模，投资车用电池合乎情理。但成本哪怕略有上升，通常也会转嫁给买家，因此首批固态电动汽车电池的价格必然更高。&nbsp;</p> <p class="wp-block-paragraph">电网储能买家正努力满足数据中心不断增长的需求，但对于购买成本尚未降下来的新技术，他们可能也会犹豫。不过，如果储能时长有望超过锂离子电池通常的八小时，或许就更容易说服他们。&nbsp;</p> <p class="wp-block-paragraph">一些公司正在借鉴核聚变企业的做法：瞄准近期可进入、利润率更高的市场，以帮助筹措研发资金并降低成本。包括加利福尼亚州的Solid Energies和总部位于亚利桑那州的Sion Power在内的固态电池公司，正考虑向航空业或军方销售电池。“这些领域对成本没有那么敏感，而且通常所需的数量也较少，”咨询机构彭博新能源财经负责电池技术与供应链的首席分析师埃韦利娜·斯托伊库说。“这是一种验证概念的好办法，之后就可以筹集资金建设中试工厂，在那里生产产品，并最终扩大规模。”</p> <hr class="wp-block-separator has-alpha-channel-opacity"/> <h3 class="wp-block-heading">进展指数 &#8230;&#8230;&#8230;&#8230; 7</h3> <figure class="wp-block-image size-full is-resized"><img loading="lazy" decoding="async" width="387" height="48" src="https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/10/purple-28.svg" alt="" class="wp-image-1147269" style="width:764px;height:auto" /></figure> <p class="wp-block-paragraph"><strong>技术已经可行，资金已经到位，需求也即将跟上。但与制造业中的任何事情一样，仍存在尚未被发现的未知因素。 </strong></p> <p class="wp-block-paragraph"></p>