固態(tài)技術承諾比現(xiàn)在任何電池都更便宜，充電速度也更快，但目前沒有人真正找出實現(xiàn)這個目標的方法。

要生產(chǎn)出更便宜、更安全、一次充電可行駛800公里的電動汽車，說起來容易做起來難，汽車行業(yè)真想造出這樣的車，需要在電池技術上取得突破才行。

日本、中國和美國的科學家正努力著，想要找出大幅提高電池儲能能力的方法，使電動車的行駛里程達到與充滿油的傳統(tǒng)車相當?shù)乃健?/p>

目前，這一探索集中在固態(tài)技術上，即對電池內(nèi)部結構進行徹底改造，使用固體材料而不是可燃液體來實現(xiàn)充電和放電。

這項技術有望對現(xiàn)有的鋰離子電池組進行重大改進。車企表示，鋰離子電池組的存儲能力已經(jīng)達到極限，可能永遠無法為跑長途的車輛提供足夠的電力。

拿特斯拉的超級充電站來說，30分鐘能將一輛耗盡的汽車充電至80%。如果能掌握固態(tài)技術，將進一步加速內(nèi)燃機汽車的消亡，并有可能將電動車的充電時間從幾個小時縮短至10分鐘左右。

“除了固態(tài)技術，我們想不到還有什么辦法可以實現(xiàn)目標。”福特汽車儲能策略與研究高級經(jīng)理泰德·米勒（TedMiller）說道。

米勒研究過多種增強電動車電池能力的技術，“我現(xiàn)在無法預測的是，誰會將固態(tài)技術商業(yè)化。”他補充說。

固態(tài)電池技術為何難突破？

固態(tài)電池使用更小體積電池組為電動車提供更多續(xù)航里程

用電動車替代燃油車預計將推動鋰離子電池的指數(shù)增長，能為公司帶來無比巨大的回報。

彭博新能源金融（BNEF）最新報告發(fā)現(xiàn)，2017年，電動的公交車和乘用車占了440G瓦時的鋰離子電池需求。到2030年，這一需求預計將激增至每年超過1500G瓦時。

瑞銀集團數(shù)據(jù)顯示，到2025年，電動車電池的市場價值將達到840億美元左右，而目前的市場價值約為230億美元。

固態(tài)電池成功之前

在進入電動車和公用事業(yè)規(guī)模的儲能領域之前，鋰離子技術幾十年來都是移動電話和個人電子產(chǎn)品的標準技術，它使用液體電解質在正極和負極之間傳送離子，為電池充電或放電。

而固態(tài)電池，顧名思義，是用陶瓷、玻璃或聚合物等固體材料來代替液體的電池產(chǎn)品。這將降低電池起火的風險，電池組體積也能變得更小，方便安裝在汽車座椅之下。

研究人員希望將固體電解質與鋰金屬陽極配對，以提高能量密度。這不僅使電動車一次充滿電后可以行駛更長距離，也有助于消除消費者對電動車續(xù)航里程的擔憂，從而提高銷售量。

但是，要實現(xiàn)這一切，需要解決一系列難題。

現(xiàn)階段的原型產(chǎn)品使用壽命過短，傳導率也低的可憐，并不適用于電動車。更不用說，還有過高的制造成本，充放電時也有可能發(fā)生材料的劇烈膨脹和收縮等不利因素。

日本鋰離子電池技術與評估中心（LIBTEC）常務理事石黒恭生說：“當科學家解決了一個問題的同時，通常會加劇另一個問題的影響。”

“在所有的參與者中，似乎每個人都解決了5項最重要的事情中的1項、2項或3項，但沒有人真正解決所有問題。”菲斯科電動汽車公司董事長兼CEO亨里克·菲斯科（HenrikFisker）給出了這樣的解釋。

包括豐田、松下和日產(chǎn)在內(nèi)，超過25家公司得到了約9000萬美元政府資金支持，以加快固態(tài)技術發(fā)展。

中國青島市新能源研究所將在2年內(nèi)對汽車進行試驗，并考慮2025年前將其商業(yè)化；中國最大的電池生產(chǎn)商寧德時代也在其先進電池研究中加入了固態(tài)電池。

韓國三星SDI、SK創(chuàng)新和現(xiàn)代汽車都表態(tài)說，正在研究這項技術；開始造電動車的英國戴森公司也把目標瞄準了固態(tài)電池。

“至于乘用車，我們應該會在2020年代初期看到原型產(chǎn)品。”戴姆勒電池研究負責人安德烈亞斯·辛坦納赫（AndreasHintennach）說道。

大眾汽車則計劃最早于2022年與合作伙伴QuantumScape開始試生產(chǎn)。

上述公司給出的時間線也許證明了他們對此項技術積極樂觀的態(tài)度。但博爾德總經(jīng)理、行業(yè)顧問薩姆·賈菲（SamJaffe）卻說：“實際上，想要讓這類電池發(fā)揮作用，各個公司面臨的將是一個殘酷的戰(zhàn)場，還沒有一家企業(yè)有獲勝的把握。”

BNEF駐倫敦分析師詹姆斯·弗里斯（JamesFrith）認為，到2020年代末，具備上述所有優(yōu)勢的固態(tài)電池才會面市，即便如此，其定價仍有可能偏高。

至于特斯拉，這家公司稱經(jīng)常與開發(fā)人員交談，并對電池原型進行評估，但目前還沒有發(fā)現(xiàn)比現(xiàn)有鋰離子電池組更好的技術。

它的ModelS一次充電可以行駛約539公里，“我們已經(jīng)盡了最大的努力，如果有更好的技術，公司愿意去嘗試，只是我們目前還沒有發(fā)現(xiàn)更優(yōu)選擇。”特斯拉CTO斯特勞貝爾（JBStraubel）在一次年度會議上說道。

特斯拉供應商松下表示，它將繼續(xù)研究固態(tài)技術，盡管“在實現(xiàn)商業(yè)化之前還有許多障礙”。

豐田的潛力和它的對手

綜合競爭對手能力、公司制造能力和專利數(shù)據(jù)，取得突破的最大希望也許落在了豐田的肩上。

過去10年里，豐田派出多達200名員工研發(fā)固態(tài)電池技術，主要是在靠近富士山的東富士研究所進行。

這家亞洲最大的車企擁有至少233項與固態(tài)技術相關的專利或申請，彭博分析稱，其數(shù)量超過競爭對手近3倍。

豐田在使用固態(tài)電池為數(shù)字時鐘、兩輪滑板車和傳送帶供電方面取得了進展，然后又在單座低速車COMS的改進型中測試了這項技術。

“對研究人員來說，這款車更像是一種激勵，而不僅僅是一種交通工具。”LIBTEC的石黒恭生說道。

不僅如此，根據(jù)豐田2018年10月發(fā)布的年度報告，該公司將在電池業(yè)務上投資1.5萬億日元（合139億美元），并計劃2020年代初期將固態(tài)技術商業(yè)化。

福特汽車稱，由于許多現(xiàn)有電動車電池制造商專注于提高產(chǎn)量和降低成本，豐田的主要競爭對手可能是一批美國初創(chuàng)企業(yè)。

考慮到這種可能性，2018年，大眾投入1億美元增持了其在QuantumScape的股份。QuantumScape由斯坦福大學前研究人員創(chuàng)立，總部位于加州圣何塞。

固態(tài)電池技術為何難突破？

總部位于馬薩諸塞州沃本的Ionic材料公司則有著SunMicrosystems聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·喬伊（BillJoy），以及雷諾、日產(chǎn)和三菱汽車組成的風險投資基金支持。

從麻省理工學院分離出來的SolidEnergy公司CEO胡啟朝透露，他們預計2022年開始電動車測試工作。

自2017年12月起，電池公司SolidPower與寶馬建立了開發(fā)合作關系。

“實話是，多種難題等著我們?nèi)ソ鉀Q，但我有信心，因為沒有一個難題是只能等著奇跡發(fā)生。”

SolidPowerCEO道格·坎貝爾（DougCampbell）給出了這樣的回答，他對固態(tài)技術在汽車上的商業(yè)可行性充滿信心，但他也說：“可能還要再等5到10年才能實現(xiàn)。”