当续航1000KM成为硬指标

的中国，蔚来则在 NIODay 上发布了一款续航超 1000km 的车型。他们号称会配备固态电池技术，2022 年第四季度正式开卖。

　　或许，QuantumScape 和蔚来真可凭借固态电池带来一次真正的技术革命，但在实现这一目标之前，尚需瓦解锂电池建立的几十年的统治地位。

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　　电池革命为何迟迟不来？锂电池为何能够统治业界超三十年却屹立不倒？

　　答案比较简单：打造新型电池的化学方程式尚未出现。

　　“自 18 世纪以来，电池的基本概念从未发生改变。”悉尼大学化学家、Gelion Technology 的创始主席 Thomas Maschmeyer 教授说道。

　　所有电池的主要构件无外乎三个：正极、负极、电解质（起催化剂作用）。

　　在上述三大元素不可改变的大前提下，如果业界想要实现革命性的技术突破，就必须对电池的化学成分做出调整。

　　过去几十年来，电池研究者们在元素周期表上可没少下功夫，目的则是能够找到代替锂电池的新型化合物。

　　主要路线分为两种：

　　一、研发超越锂电池能量密度的新型电池，比如固态电池、锂硫电池、锂空气电池等。

　　二、在已有电池中添加更多元素，如钠离子、铝离子和镁离子电池。

　　不过，改变电池化学成分说起来容易做起来难，解决一个问题的同时可能会带来多个新问题。

　　最主要的原因是电池在化学反应中会产生能量。

　　以常见的锂离子电池为例，它们会用到石墨负极和金属氧化物正极（通常是钴、镍、锰、铁或铝），而电解液则是有机溶剂中的锂盐。

　　当锂离子电池通电时，负极与电解液中的锂发生反应，产生电子积聚在负极周围，正极发生化学反应后就会吸引这些电子，产生电子流。

　　这一过程被称为还原—氧化过程。（也就是化学课上学的“氧化还原”反应。）

　　于一次性电池（比如遥控器里的 AA 电池）来说，电子流只需朝着一个方向工作。

　　但在充电电池上，电子流的运动过程就变成可逆的了。也就是说，在正极和负极之间穿梭的电子必须买张“往返票”，而且不会消耗或破坏活性化学物质。

　　锂离子电池之上，氧化还原反应简直是教科书级别的。在电池材料开始退化之前，电子可以双向移动，实现数千次循环。

　　可惜的是，这世上万事皆有缺憾：充放电循环会产生微小的金属晶须（被称为树突），这些晶须会穿过电解液，缩短电池寿命。

　　在极少数情况下，锂离子电池还会起火（想想当年出现燃损事故的 Note 7）。

　　那么，如果换种成分，将锂换成镁呢？后者更容易开采，而且能够达到类似的能量密度。

　　事实证明：镁离子电池理论没问题，实践一团糟。

　　对锂有效的化学反应对镁不起作用，而且对钠、铝或任何其他体系都不起作用。在锂离子电池中，锂可以通过嵌入的过程扩散并稳定在石墨负极内，但镁不行。

　　它不但无法稳定在负极之内，镁还会在负极发生反应，形成固体电解质界面膜（SEI），进一步阻碍镁离子在电极和电解液之间的扩散。一旦这层界面膜出现，电池性能会迅速下降。

　　镁元素遭遇的问题并不罕见，不少要将锂元素打下神坛的化学成分都能实现充放电功能，但做得都不够完美。

　　显然，扩散能力弱意味着镁离子电池无法储存大量能量。锂空气电池虽然实现了高能量密度，但在稳定性方面存在问题。

　　至于钠，虽然它是地球上储量最为丰富的化学元素，但钠离子电池能量密度很低，根本无法用于消费电子产品或电动车。

　　这么多锂电池的变体中，唯一投入市场的恐怕只有锂硫电池了。

　　这项技术被人们所期待的最主要原因是：它能将电池能量密度提到传统锂离子电池的 5 倍。

　　不过，锂硫电池也不完美，因为锂和硫会发生化学反应，产生多硫化锂。这种物质的溶解度很高，能扩散到电解液中并穿过分隔正极和负极的隔膜。

　　多硫化锂可不是人们想要的氧化还原反应，因为它会覆盖负极并使其钝化，随后就是容量的迅速降低，直至电池最终罢工。

　　这个过程叫做多硫化物重组，二十多年来，它让研究人员们伤透了脑筋，尽管做了大量改善工作，但仍然难以找到商业化落地的变通方法。

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　　当所有研究人员都一筹莫展、难寻进步通道时，固态电池登场了。

　　何为固态电池？它抛弃了传统电解液，转而使用固态电解质，而新的电解质则是固态电池的核心。

　　除了能够做好自己的本职工作，固态电解质还能一并扮演

（编辑：牡丹江站长网）

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