電動汽車在全球所有市場的銷量繼續呈指數級增長，盡管在 由于 COVID-19 大流行的汽車市場。歐洲和中國以1.4MM和1.1MM引領全球市場 2020年新增注冊。歐盟的市場份額仍然沒有受到大流行的影響，歐洲的市場份額為10% 汽車，電池電動汽車（BEV），插電式混合動力電動汽車（PHEV）或燃料電池 電動汽車。此外，隨著全球需求和供應的增加，成本正在下降。

成本限制組件將很快決定大規模采用的時間。對于FCEV，降低成本 氫氣從目前的6.50美元/千克降至1.50美元/千克是點燃點。電池成本將加快采用速度 BEV和PHEV，電池組消耗消費者總成本的30%。盡管如此，隨著汽車需求 每千瓦時 （kWh） 的成本呈指數級增長，降至 137 美元/千瓦時 2020年底。彭博NEF估計，以100美元/千瓦時的價格，電動汽車的成本將與汽油動力汽車持平。車輛。

雖然氫能和電池汽車之間的爭論遠未結束，但BEV可能會主導市場 短期內，特別是對于不需要足夠大的電池為級別提供動力的輕型車輛 八卡車。但即使在電池領域，最好的電池技術也沒有明確的選擇。鋰離子（Li-ion）主導著市場，但還有其他可行的 - 有些技術上 優越——當今市場上的電池化學成分。

隨著鋰離子的成本預計很快趨于平穩，創新的機會與替代 化學成分以獲得電池細分市場的份額。一種這樣的化學物質，固態電池，有望 成為電動汽車電池的領先化學品。本文回顧了固態電池技術和 將其與當今市場上的其他頂級電池技術進行比較。

鋰離子電池和領先的替代品

大多數電動汽車電池都是基于鋰離子的。作為一種液態技術，鋰離子的工作原理是利用鋰來攜帶 電極之間的電荷。為了正確看待電動汽車電池的規模，他們使用了 10，000 次 手機的鋰含量，增加了對鋰的需求并推高了其商品價格。然而，鋰離子電池并非沒有挑戰，導致電池制造商開發替代品，例如 鎳氫 （NMH）、鉛酸、超級電容器和固態電池。

鋰離子

電動汽車制造商更喜歡鋰離子電池技術的最大原因之一是其高 功率質量比。重型組件是續航里程的大敵，因為電池啟動時消耗過多的能量和 停止較重的車輛，而不是每次充電行駛更遠的距離。此外，鋰離子電池 在高溫下具有比其替代品更高的能量密度和更好的性能。鋰離子的使用 在消費電子行業中，高能量密度是部分原因。

電子設備尺寸的減小以及對每次充電更長工作時間的渴望刺激了創新 此參數。因此，鋰離子的能量密度是NMH和鉛酸的2.5倍以上。電池。此外，鋰離子電池是可回收的，使其成為注重環保的不錯選擇 消費者。

鋰電池由以下部分組成：

• 陰極（由鈷、鎳或錳制成），用于確定電池的容量和電壓
• 使電流流過外部電路的陽極（由石墨或硅制成）
• 由鹽和其他添加劑組成的電解質，可將離子從陰極轉移到陽極。它 是電池類型的名稱（"鋰離子"意味著鋰以 負離子）
• 防止陽極和陰極直接接觸的隔板

雖然鋰離子電池是一種低成本和技術優勢的解決方案，但對這種電池的需求呈爆炸式增長。再加上影響其原材料的商品通脹提振了成本，使價格停止上漲 繼續向下。此外，它確實存在因溫度變化過大或急劇而腫脹的風險 撞擊，并且由于它是液體，因此在劇烈撞擊時可能會泄漏。最后，鋰是一種堿金屬， 這意味著它具有高度反應性和易燃性。此功能是另一個需要清除的關鍵安全障礙。

鎳氫

雖然鋰離子電池是全電動汽車（AEV）的標準，但NMH更適合混合動力電動汽車 （HEV）和插電式混合動力電動汽車（PHEV）。雖然NMH比鋰離子或鉛酸具有更好的生命周期， 化學反應帶來了它的缺點。鎳氫電池比鎳氫電池便宜 鋰離子，但它們在不使用時會經歷更高的自放電率。NMH還會產生大量熱量 工作范圍的較熱端。這種多余的熱量產生導致范圍縮小和壽命縮短 周期。這項技術還存在制造商和消費者必須出現的意外氫氣損失風險 監視和控制。

鉛酸

雖然鉛酸電池在液態選項中的技術表現最接近鋰離子，但本質上是 降級為研究或權宜之計。它們表現出較差的低溫性能，對其使用具有挑戰性 在廣泛的全球氣候中，它們的壽命很短。雖然消費者不太可能對更換感到熱情 30%的EV成本高于預期，該技術補充了素數路徑化學物質 安全，廉價，熟練的[短期]中間溶液。

超級電容器

與鉛酸電池化學一樣，超級電容器也是儲能的次要選擇。然而，他們的 主要區別在于它們有助于電池平衡其負載，在需要時獲取多余的能量或提供能量。這種靈活性在二次儲能源中至關重要。

用于BEV的鋰離子與固態電解質

鑒于上述比較，液態電解質的明顯贏家仍然是鋰離子。但這種認識 不是故事的結局;如上所述，由于暴漲，鋰離子容易受到更高成本的影響 需求。此外，還有機會改善易燃液體捕獲的首要安全問題 火災。安全是電動汽車激發公眾信心的最關鍵成功標準之一，因此行業 安全監管機構可能會歡迎有機會加強安全功能。

固態電池（由鋰金屬組成）解決了鋰離子電池最緊迫的安全挑戰。他們 更穩定，比已經很高的鋰離子具有更高的能量密度，來自現成的 材料，并提供更低的可燃性，更快的充電和更擴展的范圍。此外， 固體電解質材料改善并擴展了電動汽車電池的性能范圍，充電速度更快，并且 使用現成的材料。

大規模采用的障礙

固態是電動汽車電池的未來。然而，現在，大規模采用存在一些障礙： 電池開發人員必須解決。固態電池由于缺乏 大量生產資本。降低成本以鼓勵消費者購買至關重要 固態電動汽車。

固體鋰電解質材料中存在間隙，在以下情況下會降低電池性能和使用壽命 實施到BEV中。此外，固態電池容易開裂，最好給它們充電 在 140 華氏度下獲得最佳性能。

與任何開發材料一樣，制造過程的效率至關重要。有 迄今為止，還沒有大規模生產的電動汽車固態電池。因此，制造業 缺乏固體電解質材料經驗帶來的挑戰將大大延遲大規模 采用。制造問題也可能導致電動汽車電池廠關閉，從而推遲大部分 公眾與新電池的首次互動，影響消費者信心。

從資金的角度來看，通過汽車制造商本身獲得當前投資將實現更高的 采用和消費者進入市場。此外，公司正在投資數億美元 進入該技術，以找到更好的鋰離子解決方案并降低固態制造成本。

結論

鑒于固態電池的優勢，主要汽車制造商正在將其戰略轉向這種電解質。 化學。隨著固態電池將成為未來電動汽車的標準電解質技術， 豐田宣布，到2030年將投資13.5億美元用于這種化學反應。此外，包括大眾、福特和 寶馬是承諾在未來幾年為電動汽車提供固態電池的原始設備制造商之一。

固態電池并非沒有挑戰，解決了液態電池的可燃性安全問題 電池，充電速度更快，并提供更遠的行駛里程。獲得資本設備，并 增加電池供應將為市場從液體過渡到液體過渡創造滑行路徑 固態。行業和消費者都將從這一轉變中受益。