固态电池扩张之路面临的几项挑战

加州大学圣地亚哥分校的科学家发表了一篇论文，概述了固态电池发展的技术路线图，以及该技术发展所面临的四个挑战。

随着未来几年储能需求的增长，解决电池技术的有关问题至关重要，其中防火安全、能源密度、耐用性和可回收性是最重要的。

固态电池为储能提供了巨大的潜力，研究机构以及企业正在努力将这项技术投入到大规模的商业生产，丰田早前宣布，其搭载固态电池的电动汽车将在东京奥运会亮相。

加州大学圣地亚哥分校(UCSD)是研究固态电池的机构之一，在其实验室中已经开发了几种新的电池化学反应的解决方案。现在，研究人员正在考虑着眼于固态电池技术的更大前景，以及电池接近生产所需要考虑的因素。

UCSD的研究人员在《从纳米级界面表征到使用全固态电池的可持续储能》一文中,概述了固态电池开发前沿的四个考虑因素，即：电解质和电极之间的稳定化学界面，有效的表征工具，可持续的制造工艺和可回收性设计。

纳米工程学教授雪莉说:“我们必须退后一步，思考如何同时解决这些问题，因为它们都是相互关联的。如果要兑现全固态电池的承诺，必须找到同时能应对所有挑战的解决方案。”

制造能够在室温下工作的固态电解质是这项技术的一个关键目标。UCSD的研究小组指出，现在存在多种选择，它们的性能可能优于液态电解质，所以是时候把重点转移到电池组件之间的化学相互作用上了。在这一点上，应该把注意力从追求更高的离子电导率上转移开，转而关注固态电解质和电极之间的稳定性。

由于固态电解质通常不如液态电解质透明，因此深入了解纳米级电池的运行情况更为复杂。研究小组指出恰当的解决方案十分重要，并提出了包括低温冷冻和X射线成像技术在内的可能性。

电池材料的供应链存在不同程度的环境问题，如果方法正确，固态技术可能会解决其中的一些问题。

根据UCSD的说法，设计可循环回收和梯次利用的固态电池是关键，如果同时还拥有一个强大的供应链，便可以从实际方面经济性地扩大生产规模。

纳米工程学教授郑晨说:“成本效益高的可重复利用性和可回收性技术必须纳入未来技术发展的需要，从而开发出全固态电池，提供500 Wh/kg或更高的能量密度。”