概况
固态电池比锂离子电池更安全，因为它们使用固体电解质而不是易燃液体电解质，从而降低了火灾和内部短路的风险。
这些新型电池的能量密度更高，使汽车制造商能够制造更小的电池组，增加行驶里程，并使电动汽车更安全、更高效。
虽然固态电池具有优势，但它们需要锂等稀土金属，这可能会导致未来的材料短缺。此外，目前还没有有效的方法来回收这些电池。
汽车
随着从传统的汽油动力内燃机向采用电池驱动电机的电动汽车过渡，电池技术的进步是改善驾驶体验的关键因素。早期的电动汽车使用较小的锂离子电池，位于座椅下方或后备箱中，同时行驶里程较短。随着行驶里程的增加，电池的尺寸也随之增大，最初由特斯拉使用的位置也转移到了车辆的底盘上。
目前电动汽车中使用的锂离子电池非常庞大和沉重。这些新型电动汽车电池可以提供更多能量，对温度变化不太敏感，并减轻重量。固态电池还应该降低潜在爆炸的风险。这些新型电池具有多种优点，但也存在一些缺点。
1.优点：固态电池比锂离子电池更安全
锂离子电池使用液体电解质来储存电能。这种材料极其易燃，这也是电动汽车与受损电池发生碰撞时烧毁的原因。固态电池技术的改变使电池能够利用固体电解质并取代锂离子电池中的液体。
固态电池的安全优势
着火的可能性较小
结构可防止内部短路
电极附近的腐蚀较少
在固态电池中使用陶瓷电解质有助于防止枝晶的生长，就像在液体电解质电池中一样。这可确保电池不会内部短路。汽车制造商还可以将固态电池整合到车辆的结构中，这使得它们比锂离子替代品安全得多。
2.优点：固态电池能量密度更高
能量密度描述了给定重量或体积的电池可以发出多少实际电量。目前的电动汽车电池非常重，在大多数情况下比内燃机重得多。新电池技术的改变应该带来更轻的重量，但这也意味着这些电池必须比当前型号的能量密度更高。
增加能量密度可以：
汽车制造商将生产更小的电池组
电动汽车变得更安全
行驶里程增加
一些报告表明，这些新型固态电池的能量密度可能是当前锂离子电池的三倍。
这意味着汽车制造商可以选择减轻重量或增加电动汽车的行驶里程。
重 1,000 磅的锂离子电池可提供与仅重 333 磅的固态电池相
同的能量
。
3.缺点：固态电池需要稀土金属
锂是一种稀土金属，尽管全球锂产量也增加了两倍，但锂的价格最近却增加了两倍。您可能认为用固态模型取代锂离子电池会改变化学成分，事实确实如此，但不是您想要的方式。
固态电池可能
比目前的电动汽车电池使用更多的锂，这可能导致材料短缺。
如何避免材料短缺？
探索在电池生产中减少稀土金属使用的方法
寻找新的锂矿脉来开采并用于电动汽车生产
寻找当前电动汽车材料的替代品
新型电动汽车电池将使用多少锂？一些专家估计，所需的锂量可能是制造这些新电池所需锂量的五到十倍。这将为回收工作和学习如何重复使用所有电池材料带来压力。
4.优点：可以快速充电充满
目前的电动汽车能够在直流快速充电站充电至其满容量的 80% 。设置此限制是为了保护电池，电池可能会因电子的极端流动而损坏。不幸的是，这会减少公路旅行时的实际行驶里程。使用这些充电站时，行驶里程为 300 英里的电动汽车每次充电可行驶里程减少为 240 英里。
固态电池的充电优势
使用直流快速充电器充满电不存在安全问题
充电时间减少
80%限制规则被删除
这些新型电池的固体电解质允许在公共快速充电站充满电。在电动汽车中使用这些电池所减少的充电时间最终可能会挑战油箱加油所需的短时间。与目前锂离子电池的充电时间相比，固态电池可以将充电时间缩短至 10 或 15 个地雷。
5.缺点：目前没有有效的方法来回收电动汽车电池
电动汽车使用复杂的技术和电池。这项技术的新颖之处在于致力于研究回收或再利用电动汽车电池的方法。一些汽车制造商已经找到了在电池不再用于汽车时利用电池中剩余能量的方法，而另一些汽车制造商则致力于回收当前锂离子电池组中的材料。
汽车制造商如何回收/再利用电动汽车电池？
奥迪在电动人力车中使用电动汽车电池
大众汽车正在研究分解电池以重复利用金属的方法
目前，锂离子电池中的许多材料都可以回收利用。这些金属包括镍、钴、锰、铝和铜。挑战在于回收石墨和锂。
6.优点：固态电池稳定性高
在正常条件下驾驶电动汽车是完全安全的。如果不是这样，就不会加大力度推动更多电动汽车上路。当电池变得太热或损坏时，连锁反应可能会引发火灾，吞没整个车辆。充电不当可能会导致热量增加，事故中可能会造成损坏。
是什么让固态电池更稳定？
缺乏液体电解质
尺寸较小
坚固的结构使电池能够受到电动汽车结构的保护
无需液体电解质，就可以最大程度地减少充电和碰撞损坏，从而大大降低电动汽车起火的风险。仍然存在一定的风险；如果固态电池损坏，它可能会起火，但较小的尺寸和构造使汽车制造商能够比当前的锂离子电池更好地保护它们。
7.缺点：锂电池中会生长枝晶
如果固态电池成为电动汽车的标准，则需要发出一些警告。随着电池的老化以及在高功率快速充电站的反复充电，锂电的形状开始发生变化。它们以奇怪的有机方式生长，具有称为树突的分支结构。
结构差异：
锂离子电池——液体电解质将阳极和阴极分开
固态电池——其中一个电极使用固态纯锂
枝晶面临的挑战是它们可以长到足够长以到达电解质的另一侧，这会使电池组短路。这可能会缩短固态电池的电池寿命。汽车制造商可能需要警告不要持续使用快速充电站。本田似乎已经为这个问题找到了解决方案，但我们必须看看它是否以及何时会在主流电动汽车中实施。
8.优点：大大减少电池构建时间
制造锂离子电池需要很长时间。一旦电池建成，填充和调节阶段就开始了。此阶段需要施加液体电解质并轻轻充电和放电，从而使电极形成保护涂层。这是一个漫长的过程，可能会减缓电动汽车电池的供应链。
减少电池构建时间意味着：
更快地生产电动汽车
从开始到结束的处理时间更短
支持即时供应物流
许多汽车制造商采用准时供应物流，这意味着可以在正确的时间提供指定数量的零件，以避免存储大量零件。固态电池和锂离子电池的建造时间相差近三周。想象一下，电池的组装时间比以前缩短了三周。
9.缺点：汽车制造商需要专门的电池工厂
许多汽车制造商向位于电动汽车装配厂接近锂离子电池工厂投资数十亿美元。转向固态电池将重置这些成本，并需要新的工厂来制造这些新电池。这一额外投资可能会导致早期配备固态设备的电动汽车比配备锂离子电池的电动汽车更贵。
固态电池的哪些优点大于成本？
固态电池使用的前五到十年可能会导致电动汽车价格上涨，但一旦这些电池成为行业规范，价格可能会下降，并且对于驾驶员来说变得更实惠。不幸的是，目前的电动汽车比汽油动力汽车更昂贵。再次增加可能会使一些电动汽车不再受到许多消费者的青睐。
10.丰田可能率先进入美国固态电池市场
丰田向电动汽车转型进展缓慢，但该公司一直在研究固态电池，并声称已经取得了突破。这家日本公司声称简化了生产过程，可以在向市场提供固态电池方面取得巨大飞跃。
丰田声称其新电池将具有：
充满电后可行驶 745 英里
充电时间缩短至 10 分钟或更短
到 2027 年交付电动汽车中的这些新型电池
如果丰田按照其主张设定标准，固态电池将比锂离子电池更便宜、更轻、能量密度更高。与特斯拉、通用汽车或福特相比，丰田可能具有很大优势，因为它在电池技术上的投资少于其他公司。
