出品：放牛班的秘密花园

来源：Medium

编译：Sail2008

责任编辑：Sunnisky

在大公司和科技牛人的加持下，用不了几年，实用型固态电池就可能问世，并将带来一场能源革命。

有一项即将到来的技术创新，一旦向公众发布，将带来一场期待已久的能源革命，它就是固态电池。

与传统电池相比的技术优势

它将比目前市面上的任何产品都安全有效，不仅涵盖电动工具、玩具、笔记本电脑和智能手机等普通生活领域，还将给许多特殊领域带来深远的影响，比如医疗设备、宇宙飞船和以摆脱对化石燃料的依赖为目标的创新汽车设计等。

与核聚变发电一样，固态电池被认为是未来技术，不属于今天，但在固态材料方面的进展和投资在过去几年有了大幅提升。如今随着众多大公司和科技牛人参与其中，我们似乎在未来几年内就能看到这些电池产品的发布。

电池储存化学能并将其转化为电能，它有四个主要部分：阴极、阳极、电解质和隔膜。阴极和阳极是电极，当电子从带负电的阳极传递到带正电的阴极时，就产生了电流。电解质溶液使带正电荷的离子在两个电极之间流动，从而平衡了电子的流动。而隔膜把两个电极分开，防止电池发生短路。

现有电池和未来的固态电池有一个重要区别：电解质。

目前的锂离子电池都是液态电解质。可惜液态电解质中的某些化合物会长出被称为枝晶的晶体结构。枝晶有长而尖的晶须，会刺穿隔膜，导致短路，从而导致危险的爆炸。

浅灰色晶体结构是锂电极内形成的枝晶

而固态电池，顾名思义，拥有能抑制有害枝晶生长的固态电解质。

这种电池有较高的能量密度，火灾和爆炸的风险大大降低，占用空间更少，能在更广泛的温度范围内工作。

将带来电动汽车的技术突破

到目前为止，电动汽车最大的缺点是其有限的行驶里程。一辆普通电动汽车充满电后可行驶250-300英里（402-483公里）。汽车完全充电需要1 到17个小时，具体时间取决于是在加油站充电还是在家里使用标准插座充电。

电动汽车预计将继续受到欢迎，并将最终主导汽车行业。为了达到这一目标，它们的续航里程需要扩大到至少450英里（724公里），同时还要让消费者买得起。

使用固态电池又会怎么样呢？

电动汽车的行驶里程将是目前的两到三倍。企业可以选择制造更加小巧且充电更快的电池，或保持电池尺寸不变，但续航里程要大得多。充电时间也将减少到15分钟。

三星开发的一种固态电池充放电次数超过1000次，每次充电可行驶500英里（805公里），电池寿命可支持行驶50万英里，并且能在更极端的温度下高效工作。

米粒大小的固态电池

这或许是汽油动力汽车的终结。而对笔记本电脑和智能手机来说，这意味着设备很快就能充好电，充电一次就能使用好几天，电池寿命从2年增加到10年以上。医疗设备将变得更加轻便小巧，而更大的温度范围意味着固态电池可应用于未来的空间技术中。

大公司与科技牛人的技术加持

这一巨大潜力没有逃过大公司的眼睛。大众、福特、宝马、现代、丰田和比尔·盖茨都在固态电池技术研究上投入了数十亿美元。

比尔·盖茨投资的QuantumScape公司制造出具有陶瓷层的固态电池，这种电池能防止枝晶生长，同时能工作在较低温度下。丰田计划到2025年限量推出固态电池汽车。

QuantumScape的固态电池

而最令人兴奋的突破来自一个你或许从未听说过的人。

由物理学家John Goodenough领导的研究团队提交了一项玻璃陶瓷固态电池的专利，它是通过在电池中添加钠或锂形成电极来实现的。这种电池稳定，不易燃，充电更快，储能能力是普通锂离子电池的3倍多。

这种电池价格便宜，预计能持续充放电超过2000次。这种玻璃陶瓷电池的工作温度范围为-4华氏度 ~ 140华氏度（-20摄氏度 ~ 60摄氏度）。

John Goodenough

Goodenough可不是普通的科学家，他获得过包括诺贝尔化学奖在内的8个科学奖项。他改变世界的创新包括发明了锂离子电池和电脑运行所需的RAM内存。他以及许多大公司的参与使固态电池变得触手可及起来。

我们可能只需3、4年就能看到这项技术的有限发布，尽管它何时能在更大范围内向公众发布还很难说。

电池代表的不仅仅是方便，它是着拯救世界的一个关键因素。性能更强的电动汽车将给汽车市场带来一场巨变，从排放量更大的汽油汽车向电动汽车的转变。固态电池还可以用环保材料生产，比如在丰富的海水中发现的钠。

但也许最重要的是，固态电池的到来将标志着人类最聪明大脑的能力：将一项我们知道几个世纪、梦想了几十年的技术变成现实的能力。

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