為了提供更便宜，更安全且能夠一次充電500英里的電動汽車，汽車行業(yè)需要在電池技術方面取得突破。說起來容易做起來難。
日本，中國和美國的科學家正在努力破解如何顯著提高電池能夠儲存的能量并使EV的行駛里程與滿罐氣體齊化的代碼。這項任務歸功于固態(tài)技術，這是對電池內部架構的徹底改造，使用固體材料代替易燃液體來實現充電和放電。該技術有望對現有的鋰離子電池組進行重大改進，汽車制造商表示這些電池組的存儲能力已達到極限，并且可能永遠無法為長距離型號提供足夠的電力。
如果能夠掌握它，固態(tài)技術可以幫助加速內燃機汽車的消亡，并可能將電動汽車充電時間從幾個小時縮短到大約10分鐘。由特斯拉公司制造的增壓器網絡，現在提供一些最快的充電時間，需要大約30分鐘才能將耗盡的汽車降至80％。
位于瑞士Kriegstetten的特斯拉增壓器站
福特汽車公司能源存儲戰(zhàn)略和研究高級經理特德米勒說：“如果沒有固態(tài)技術，我們看不到另一種方法。”該公司研究了旨在提供更強大功能的各種技術。電動車電池。“我現在無法預測的是誰將把它商業(yè)化。”
目前，具有固態(tài)電池的最佳原型僅足以將單人車輛推向日本富士山附近的豐田汽車公司 停車場。戴姆勒股份公司（ Daimler AG）和菲斯克公司（Fisker Inc.）等汽車公司正在努力完成這項任務，中國鋰電巨頭，法國石油公司道達爾公司（Total SA）以及麻省理工學院和斯坦福大學的衍生公司也在努力。菲斯克最早可能會在今年進行車輛測試，而豐田和戴姆勒的時間表可延伸至2020年。
包裝更多打孔
固態(tài)電池有望以更小，更簡單的方式為電動汽車增加行駛里程。
賭注是巨大的。預計電動汽車的采用將推動鋰離子電池的指數增長，這是內燃機的替代品。BloombergNEF的最新報告發(fā)現，電動公交車和乘用車在2017年的鋰離子電池需求量為44千兆瓦時 - 到2030年，預計需求量將超過每年1,500千兆瓦時。根據瑞銀集團（UBS Group AG）的數據，任何具有超過鋰離子技術的可行固態(tài)電池的人都可以在所有電動車電池的市場中占據優(yōu)勢，到2025年將達到約840億美元，而現在約為230億美元。
固態(tài)成功需要什么
鋰離子技術是移動電話和個人電子產品在移動電動汽車和公用事業(yè)規(guī)模儲能之前數十年的標準，它使用液體電解質在陽極和陰極之間穿梭離子以對電池充電或放電。顧名思義，固態(tài)電池用固體材料如陶瓷，玻璃或聚合物代替這種液體。
這應該可以降低電池爆炸的風險，并允許更薄的電池和更小的電池組安裝在汽車座椅下面。研究人員還希望將固體電解質與鋰金屬陽極配對，以提高能量密度，使電動汽車能夠在不停止的情況下長距離行駛。這可能有助于消除消費者對果汁中途耗盡的擔憂，從而刺激銷售。
要實現這一切，需要解決一系列難題。原型目前的電池壽命對于車輛而言太短并且導致導電性差，成本不足以及在充電或放電時有時劇烈膨脹和材料收縮。日本鋰離子電池技術與評估中心聯盟（LIBTEC）常務董事Yasuo Ishiguro表示，當科學家解決一個問題時，這通常會加劇另一個問題。超過25家公司 - 包括豐田，松下和日產汽車公司 - 獲得了大約9000萬美元的政府資金支持，以加快進度。
Henrik Fisker和首席科學家Fabio Albano博士正在洛杉磯的Fisker固態(tài)技術實驗室檢查設備
“在那里的所有成員中，似乎每個人都已經解決了五件最重要的事情中的一件或兩件或三件，但沒有人能真正解決所有事情，” 同名洛杉磯董事長兼首席執(zhí)行官Henrik Fisker說道?；贓V制造商。
中國的青島新能源研究所將在兩年內試驗汽車，并在2025年之前考慮商用產品。中國最大的電池生產商CATL在其先進電池研究中包括固態(tài)產品。韓國三星SDI公司，SK創(chuàng)新公司和現代汽車公司表示，他們也正在研究這項技術，現在正以英國家電設備制造商戴森公司（Dyson Ltd.）為目標，該公司目標是電動汽車。
“對于乘用車，我們應該在20世紀20年代初期看到原型車，”德國斯圖加特戴姆勒公司電池研究主管Andreas Hintennach說。包括梅賽德斯 - 奔馳在內的品牌背后的汽車制造商上個月同意到2030年訂購230億美元的當前一代鋰離子電池。
大眾汽車公司計劃在2022年與合作伙伴QuantumScape Corp.開始試生產。
這些時間表可能會很樂觀。
“這是一個殘酷的戰(zhàn)場實際上使這些電池工作，沒有人在任何地方接近，”位于科羅拉多州博爾德市的Cairn Energy Research Advisors的行政總監(jiān)Sam Jaffe說。
工人們在Solid Power位于科羅拉多州路易斯維爾的試生產工廠檢查用于開發(fā)固態(tài)電池的設備
BNEF倫敦分析師詹姆斯弗里斯表示，具有所有承諾優(yōu)勢的固態(tài)電池將在20世紀20年代末結束，即使在那時，它們仍然可以定價。
特斯拉表示，它經常與開發(fā)人員交談，并審查電池原型，但尚未看到一種比現有鋰離子電池更好的技術。它的Model S一次充電可以行駛335英里（539公里）。“我們看起來盡可能地努力，”首席技術官JB Straubel在6月的年會上說。“我們都是耳朵，我們很樂意找到它，但我們還沒有找到它。”
特斯拉供應商松下表示，它將繼續(xù)研究固態(tài)技術，盡管在商業(yè)化成為可能之前還存在“許多障礙”。
豐田突破的潛力
根據競爭對手，學者和專利數據，對豐田的最大希望取決于豐田。
位于日本愛知縣豐田市的豐田COMS超緊湊型電動車
根據彭博社的Tommy Shen分析，亞洲最大的汽車制造商至少擁有233項關于該技術的專利或申請 - 幾乎是其最接近競爭對手數量的三倍。該公司計劃在其電池業(yè)務上投資1.5萬億日元（139億美元），并計劃在20世紀20年代初將固態(tài)技術商業(yè)化，根據其10月發(fā)布的年度報告。
在過去十年中，豐田一次部署多達200名員工，主要在靠近富士山的東富士研究中心開展這項技術。該公司在使用固態(tài)電池為數字時鐘，兩輪摩托車和傳送帶提供動力方面取得了進展，然后在其單座低速汽車COMS的改裝版本中測試了該技術。LIBTEC的前豐田經理Ishiguro表示，該車輛更多地是為研究人員提供靈感而不是運輸方式。
福特公司的米勒表示，隨著許多現有的電動車電池制造商專注于提升產量和降低成本，豐田的主要挑戰(zhàn)者可能是美國創(chuàng)業(yè)公司的集群。為了反映這種可能性，大眾去年支付了1億美元來增加其在前斯坦福大學研究人員和總部設在加利福尼亞州圣何塞的QuantumScape的股份。
Ionic Materials Inc.總部位于馬薩諸塞州Woburn，是Sun Microsystems的聯合創(chuàng)始人Bill Joy和一家風險投資基金，該基金由汽車制造商Renault SA，Nissan和Mitsubishi Motors Corp.作為支持者?？偛课挥赪oburn的MIT衍生公司SolidEnergy Systems預計將于2021年開始試用EV，首席執(zhí)行官胡啟超在日本大阪舉行的10月論壇上表示。
總部位于科羅拉多州路易斯維爾的電池公司Solid Power 自2017年12月起與寶馬公司建立了合作伙伴關系。首席執(zhí)行官道格坎貝爾表示，他相信固態(tài)技術在汽車領域具有商業(yè)可行性。只是不用再過5到10年。
坎貝爾說：“我不會說我們面前沒有挑戰(zhàn)。” “但我相信，我沒有看到它所說的挑戰(zhàn)：'在這里會有奇跡。'”
日本，中國和美國的科學家正在努力破解如何顯著提高電池能夠儲存的能量并使EV的行駛里程與滿罐氣體齊化的代碼。這項任務歸功于固態(tài)技術，這是對電池內部架構的徹底改造，使用固體材料代替易燃液體來實現充電和放電。該技術有望對現有的鋰離子電池組進行重大改進，汽車制造商表示這些電池組的存儲能力已達到極限，并且可能永遠無法為長距離型號提供足夠的電力。
如果能夠掌握它，固態(tài)技術可以幫助加速內燃機汽車的消亡，并可能將電動汽車充電時間從幾個小時縮短到大約10分鐘。由特斯拉公司制造的增壓器網絡，現在提供一些最快的充電時間，需要大約30分鐘才能將耗盡的汽車降至80％。
位于瑞士Kriegstetten的特斯拉增壓器站
福特汽車公司能源存儲戰(zhàn)略和研究高級經理特德米勒說：“如果沒有固態(tài)技術，我們看不到另一種方法。”該公司研究了旨在提供更強大功能的各種技術。電動車電池。“我現在無法預測的是誰將把它商業(yè)化。”
目前，具有固態(tài)電池的最佳原型僅足以將單人車輛推向日本富士山附近的豐田汽車公司 停車場。戴姆勒股份公司（ Daimler AG）和菲斯克公司（Fisker Inc.）等汽車公司正在努力完成這項任務，中國鋰電巨頭，法國石油公司道達爾公司（Total SA）以及麻省理工學院和斯坦福大學的衍生公司也在努力。菲斯克最早可能會在今年進行車輛測試，而豐田和戴姆勒的時間表可延伸至2020年。
包裝更多打孔
固態(tài)電池有望以更小，更簡單的方式為電動汽車增加行駛里程。
賭注是巨大的。預計電動汽車的采用將推動鋰離子電池的指數增長，這是內燃機的替代品。BloombergNEF的最新報告發(fā)現，電動公交車和乘用車在2017年的鋰離子電池需求量為44千兆瓦時 - 到2030年，預計需求量將超過每年1,500千兆瓦時。根據瑞銀集團（UBS Group AG）的數據，任何具有超過鋰離子技術的可行固態(tài)電池的人都可以在所有電動車電池的市場中占據優(yōu)勢，到2025年將達到約840億美元，而現在約為230億美元。
固態(tài)成功需要什么
鋰離子技術是移動電話和個人電子產品在移動電動汽車和公用事業(yè)規(guī)模儲能之前數十年的標準，它使用液體電解質在陽極和陰極之間穿梭離子以對電池充電或放電。顧名思義，固態(tài)電池用固體材料如陶瓷，玻璃或聚合物代替這種液體。
這應該可以降低電池爆炸的風險，并允許更薄的電池和更小的電池組安裝在汽車座椅下面。研究人員還希望將固體電解質與鋰金屬陽極配對，以提高能量密度，使電動汽車能夠在不停止的情況下長距離行駛。這可能有助于消除消費者對果汁中途耗盡的擔憂，從而刺激銷售。
要實現這一切，需要解決一系列難題。原型目前的電池壽命對于車輛而言太短并且導致導電性差，成本不足以及在充電或放電時有時劇烈膨脹和材料收縮。日本鋰離子電池技術與評估中心聯盟（LIBTEC）常務董事Yasuo Ishiguro表示，當科學家解決一個問題時，這通常會加劇另一個問題。超過25家公司 - 包括豐田，松下和日產汽車公司 - 獲得了大約9000萬美元的政府資金支持，以加快進度。
Henrik Fisker和首席科學家Fabio Albano博士正在洛杉磯的Fisker固態(tài)技術實驗室檢查設備
“在那里的所有成員中，似乎每個人都已經解決了五件最重要的事情中的一件或兩件或三件，但沒有人能真正解決所有事情，” 同名洛杉磯董事長兼首席執(zhí)行官Henrik Fisker說道?；贓V制造商。
中國的青島新能源研究所將在兩年內試驗汽車，并在2025年之前考慮商用產品。中國最大的電池生產商CATL在其先進電池研究中包括固態(tài)產品。韓國三星SDI公司，SK創(chuàng)新公司和現代汽車公司表示，他們也正在研究這項技術，現在正以英國家電設備制造商戴森公司（Dyson Ltd.）為目標，該公司目標是電動汽車。
“對于乘用車，我們應該在20世紀20年代初期看到原型車，”德國斯圖加特戴姆勒公司電池研究主管Andreas Hintennach說。包括梅賽德斯 - 奔馳在內的品牌背后的汽車制造商上個月同意到2030年訂購230億美元的當前一代鋰離子電池。
大眾汽車公司計劃在2022年與合作伙伴QuantumScape Corp.開始試生產。
這些時間表可能會很樂觀。
“這是一個殘酷的戰(zhàn)場實際上使這些電池工作，沒有人在任何地方接近，”位于科羅拉多州博爾德市的Cairn Energy Research Advisors的行政總監(jiān)Sam Jaffe說。
工人們在Solid Power位于科羅拉多州路易斯維爾的試生產工廠檢查用于開發(fā)固態(tài)電池的設備
BNEF倫敦分析師詹姆斯弗里斯表示，具有所有承諾優(yōu)勢的固態(tài)電池將在20世紀20年代末結束，即使在那時，它們仍然可以定價。
特斯拉表示，它經常與開發(fā)人員交談，并審查電池原型，但尚未看到一種比現有鋰離子電池更好的技術。它的Model S一次充電可以行駛335英里（539公里）。“我們看起來盡可能地努力，”首席技術官JB Straubel在6月的年會上說。“我們都是耳朵，我們很樂意找到它，但我們還沒有找到它。”
特斯拉供應商松下表示，它將繼續(xù)研究固態(tài)技術，盡管在商業(yè)化成為可能之前還存在“許多障礙”。
豐田突破的潛力
根據競爭對手，學者和專利數據，對豐田的最大希望取決于豐田。
位于日本愛知縣豐田市的豐田COMS超緊湊型電動車
根據彭博社的Tommy Shen分析，亞洲最大的汽車制造商至少擁有233項關于該技術的專利或申請 - 幾乎是其最接近競爭對手數量的三倍。該公司計劃在其電池業(yè)務上投資1.5萬億日元（139億美元），并計劃在20世紀20年代初將固態(tài)技術商業(yè)化，根據其10月發(fā)布的年度報告。
在過去十年中，豐田一次部署多達200名員工，主要在靠近富士山的東富士研究中心開展這項技術。該公司在使用固態(tài)電池為數字時鐘，兩輪摩托車和傳送帶提供動力方面取得了進展，然后在其單座低速汽車COMS的改裝版本中測試了該技術。LIBTEC的前豐田經理Ishiguro表示，該車輛更多地是為研究人員提供靈感而不是運輸方式。
福特公司的米勒表示，隨著許多現有的電動車電池制造商專注于提升產量和降低成本，豐田的主要挑戰(zhàn)者可能是美國創(chuàng)業(yè)公司的集群。為了反映這種可能性，大眾去年支付了1億美元來增加其在前斯坦福大學研究人員和總部設在加利福尼亞州圣何塞的QuantumScape的股份。
Ionic Materials Inc.總部位于馬薩諸塞州Woburn，是Sun Microsystems的聯合創(chuàng)始人Bill Joy和一家風險投資基金，該基金由汽車制造商Renault SA，Nissan和Mitsubishi Motors Corp.作為支持者?？偛课挥赪oburn的MIT衍生公司SolidEnergy Systems預計將于2021年開始試用EV，首席執(zhí)行官胡啟超在日本大阪舉行的10月論壇上表示。
總部位于科羅拉多州路易斯維爾的電池公司Solid Power 自2017年12月起與寶馬公司建立了合作伙伴關系。首席執(zhí)行官道格坎貝爾表示，他相信固態(tài)技術在汽車領域具有商業(yè)可行性。只是不用再過5到10年。
坎貝爾說：“我不會說我們面前沒有挑戰(zhàn)。” “但我相信，我沒有看到它所說的挑戰(zhàn)：'在這里會有奇跡。'”
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