固态电池有望让美国在电池领域重获竞争力：首席执行官
在电池领域，美国企业或许还在努力追赶亚洲巨头，但固态电池或许能让美国再次获得竞争力。这是总部位于科罗拉多州的固态电解质技术公司Solid Power的首席执行官的观点。
Solid Power属于美国一批新兴电池初创企业中的一员，这些企业还包括总部位于加州的QuantumScape和总部位于马萨诸塞州的Factorial，它们都在竞相实现固态电池的商业化。
电池行业专家普遍认为，与现有的锂离子电池相比，固态电池能够提升电动汽车的续航里程、加快充电速度，并消除火灾风险。
然而，要大规模生产无缺陷的固态电池已被证明极其困难。如果关注过这一领域的竞争，就会知道这项技术多年来一直被认为即将实现。
三星SDI全固态电池
图片来源：三星
不过Solid Power认为这段等待最终是值得的。该公司预计全固态电池将在本世纪末应用于部分高端电动汽车，而在2030年代初将实现更广泛的普及。
2024年，该公司还根据《两党基础设施法案》获得了美国能源部5000万美元的资助，用于支持其研发工作。
与某些竞争对手不同，Solid Power并不试图打造整套电池，而是专注于其中一个关键组件：电解质，它负责促进锂离子在电极之间的移动。
在锂离子电池中，电解质通常是一种易燃的液态化学物质。而在固态电池领域，企业主要研发三种不同的固态电解质：聚合物、氧化物和硫化物。
Solid Power选择的是第三种方案。其总裁兼首席执行官约翰·范·斯科特在接受InsideEVs采访时表示，该公司研发的柔性硫化物基固态电解质设计有助于现有的电池制造商将这项技术融入现有的生产流程，从而让美国重新在电池产业中占据一席之地。
范·斯科特称：“所有固态电池都可能成为美国重新进入电池行业并保持竞争力的途径。”
上个月，该公司在科罗拉多州桑顿的工厂启动了Mobius试点生产线，朝着这一目标又迈进了一步。其目标是什么？就是从这家工厂生产电解质，并将其销售给汽车及电池行业的一些知名企业。
该公司目前已与福特、宝马、三星SDI、SK ON等企业展开合作，还有一些合作伙伴尚未公开。Solid Power表示，电池制造商无需自行制造完整电池，只需将他们的电解质整合到自身的电池设计中，测试效果，然后共同完善技术，再投入生产。
Van Scoter称，该公司已与福特和宝马完成了联合开发协议，目前的重点则是与各大电池制造商合作，探索如何实现大规模生产。
莫比乌斯试点生产线预计将在今年底投入运营，每年可新增45公吨的固态电解质生产能力。加上现有设施，总试点产能将达到每年75公吨。
那么，这些成果在性能上意味着什么呢？当与硅负极及镍锰钴（NMC）正极结合时，Solid Power的硫化物电解质能使电池的能量密度提升至每千克390瓦时，并且具备超过1,000次的循环寿命。（采用液态电解质的现代NMC电池的能量密度通常在250到280瓦时/千克左右。）
该公司称，采用锂金属负极后，其能量密度可提升至440瓦时/千克，几乎是当前普通锂离子电池的两倍。不过这些仅仅是理论数值，实际能量密度还将取决于负责生产电池的厂商。
范·斯科特表示：“我们创造了让电池能够工作的神奇技术，但能量密度、循环寿命以及其他所有重要性能指标则取决于电池的设计。”
另一个显著优势是，该公司认为其技术无需新建工厂或进行昂贵的设备改造。
范·斯科特说：“我们可以使用标准的锂离子电池卷对卷生产设备来制造所有的固态电池。”
当然，固态电池仍有一些亟待解决的常见问题。其中之一就是枝晶的形成。这些微小的针状锂结构会在电池内部生长，可能引发短路并导致容量下降。Van Scoter表示，Solid Power已投入大量工程力量来解决这一问题。
该公司与汽车制造商的合作也并非从零开始。去年，宝马发布了配备Solid Power硅负极固态电池的i7原型车的图片。
宝马i7固态电池原型车
图片提供：宝马
宝马、三星SDI和Solid Power也达成了三方协议，共同推进该技术的商业化发展。三星SDI将负责生产电池电芯，宝马将开发电池模块及电池包，而Solid Power则提供固态电解质。目前尚不清楚这一合作成果何时能够问世。
其他美国的固态电池初创企业则采取更为垂直整合的方式，自行研发整个电池电芯。例如，QuantumScape正在与大众、本田等汽车制造商合作，推动其技术实现商业化。与此同时，梅赛德斯-奔驰和Stellantis已经开始测试配备Factorial固态电池电芯的原型车。
不过，Solid Power认为该技术可能首先在国防领域、无人机以及人形机器人中得到应用并成熟起来。
“这些设备的更新周期更短，平台的使用寿命也快得多，”范·斯科特在谈到无人机和机器人时说道。
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无论如何，美国的汽车制造商和电池公司并未充分把握锂离子电池发展的机遇，这一机会落入了亚洲巨头的手中。他们能否率先推出固态电池，只有时间才能给出答案。
联系作者：suvrat.kothari@insideevs.com
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