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什么是固态电池？为什么它们会成为电动汽车的下一个大热门？

了解所有您需要了解的电池技术的最大变化

固态：当然，这个形容词用来描述电池创新最关键的时刻--如果它曾经发生的话。

在过去的几年里，大多数汽车制造商都在低声谈论它们，但它们是什么，你为什么要关心它们。以下是你需要知道的关于这项突破性技术的所有内容，直到它何时可以在我们的电动汽车上使用。

这是一种使用固体电解液的电池，而不是液体或凝胶电池。电解液是位于阴极和阳极之间的中间部分。

固态电池组合物将使电池更小，能量更密集。这意味着电动汽车要么可以用更多的电池走得更远，要么可以行驶同样的里程，但更轻，更关键的是，用更少的电池更便宜。

此外，由于不会变得太热，这项技术更好地支持快速充电。考虑一下所有碳排放最低的赛车运动潜力。

让我们简化一下：想象一个10厘米宽的矩形。前两厘米是阳极(正极)--通常由石墨*制成--后两厘米是阴极(负极)--由磷酸铁锂(LFP)或锂镍锰钴氧化物(NMC)*制成。

(*其他人正在接受测试，但我们会跟进的)

在阳极和阴极之间放置一种液体或凝胶电解液。在中间有一个隔膜--一种盐膜，它催化化学作用，鼓励电子在两个电极之间移动，防止电极接触。

你说得太对了。所有可充电电池都会出现一种称为树枝晶形成的情况。这有点像牙菌斑堆积，但对电极来说。反复的充放电使离子粒子在电极表面形成长长的尖峰结构。如果它们相遇的时间太长，可能会导致电池短路，或者更糟糕的是，它们会起火。因此，就有了分隔符。

通过将电解液转换为玻璃、陶瓷或固体聚合物电解液，您可以实现一些有帮助的事情。

首先，你可以防止液体物质在电池中四处晃动。当然，玻璃不会晃动，晃动也不是特别稳定，汽车本身就倾向于移动。不出所料，汽车制造商喜欢稳定。固体电解质更稳定(对于不那么激烈的赢家来说，也不那么易燃)。

其次，固体电解质也可以作为催化分离器的多任务。取消隔板和液体电解液意味着你的10厘米矩形现在只有6厘米宽。夹在两厘米长的阳极和两厘米厚的阴极固态三明治天堂之间的两厘米电解液。

确切地说，电池的能量密度已经随着尺寸的减小而增加。但使用固态电解液意味着石墨阳极可以与锂阳极进行切换。锂负极可以将电池的能量密度提高高达40%。

等等，这还不是全部。如今的电池需要大量的热管理。即使在快速模式下，较慢的充电速度也会以充电的50%至80%开始，以防止过热。因此，你很难充分利用所有的电池，充电需要更长的时间。

固态电池能够承受更多的热量，因此它们可以更快地充电，所有电池都得到了更充分的利用。

更重要的是，研究人员发现，快速充电产生的热量增加了离子的传导性。这似乎抑制了我们长有尖刺的树枝状敌人的生长。一些研究甚至表明，某些温度下的树枝会“自我修复”，这意味着树枝的结构会变得不那么尖利，变得更短。很狂野，是吧？

好问题。尽管理论上，固态电池会更耐用，但穿着实验室外套的研究人员还没有完全让它们达到这一水平。

再加上与推广新技术相关的困难和成本，意味着固体电池还需要一段时间才能进入我们的汽车。一些小众/高端车型可能会在本世纪末推出它们。

另外，按照目前电池的生产方式，如果科学家想要改变阳极和/或阴极的材料，那是非常简单的。然而，更换电解质并不那么容易--改变涉及费用，而汽车制造商正在努力降低成本，所以就这样了。

固态电池根本不是一项新发明。迈克尔·法拉第（Michael Faraday）是许多电化学和电磁原理的教父，也是同名“法拉第笼”（Faraday Cage）的发明者，早在我们这个时代之前就涉足了这些东西。