最近美国一家名为QuantumScape的公司放出了“重磅炸弹”：计划在2023年开始试生产部分固态电池，预计2025年实现大规模量产。
据悉，QuantumScape公司研发的固态电池能够把续航做到接近2000公里，且15分钟就能充满80%的电量，并能够持续行驶100万公里以上。
QuantumScape公司由斯坦福大学科学家Jagdeep Singh、Fritz Prinz和Tim Holme三人创立，拥有超过200项固态电池专利技术。公司得到了比尔·盖茨、大众集团、德国马牌集团和上汽集团的投资支持，目前市值近200亿美元，是固态电池技术研发领域的佼佼者。
那么这款重磅炸弹，克服了哪些固态电池的技术壁垒？
固态电解质是核心关键
从行业趋势的角度看，固态电池确实被认为是电动汽车行业的未来发展方向之一，具有很大的潜力。固态电池在安全性、充电速度和能量密度方面相对于传统锂离子电池有显著优势。
液态/半固态/固态锂电池性能对照表
例如，在安全性方面，三大固态电解质的热失控初始温度均超过液态电解质（120℃）；氧化物固态电解质安全性最高，其热失控初始温度均超600℃，最高可达1800℃，可以从本征上解决锂电池高温起火的安全问题，这一特性使得固态电池同样适用于储能领域。
不同固态电解质的热失控初始温度
但是，固态电池技术的商业化应用仍面临诸多挑战，如生产成本、规模化生产以及与现有基础设施的兼容性等。
其中，固态电解质作为两代电池技术间的最大区别，其技术突破难度最大。固态电解质存在三大关键技术难题：
1）快充快放性能不高，这是因为目前固态电解质无法满足室温高导电率；
2）而固固界面容易导致接触不良，多次充放电循环后机械应力易导致接触失效；
3）电解质与电极间的化学、电化学相容性与其他性能难以均衡，尤其是在锂金属负极应用时。
固态电解质路线主要有聚合物、氧化物、硫化物，目前氧化物、硫化物发展较快，导电率上限最高。2020年，三星曾公布其最新的硫化物全固态电池，该电池采用NCM811高镍正极 + 硫化物固态电解质 + 银-碳复合负极的结构，实现了5.8Ah的小容量电芯，该产品能量密度超过400Wh/kg、900Wh/L，循环能力1000周+。
三种固态电解质研发进展
其他全固态电池现存问题总结：
1）无机固态电解质及原料尚未量产形成供应链，应用技术不成热；
2）全固态电池界面电阻较高，低温性能差；
3）目前电芯设计解决不了循环过程体积变化的影响，测试需要较高外部压力；
4）全固态电池的BMS与系统集成方案不成熟；
5）全固态电池全寿命周期安全性测试和评价还不完备;
6）标准体系尚未建立。
延伸阅读：固态/半固态产业化进展
有专业机构预计，全球固态电池出货量在2030年将突破250GWh，产值将超过1500亿元。赛道足够诱人，因此也吸引着各方的关注和追捧。
行业先行者丰田在2008年开始研究固态电池以来，已有多家电池企业/创业公司不同程度地进行了固态电池领域信息发布。
日产汽车目前已经成功研制出全固态电池，2025年将开始试生产，并于2028年推出以固态电池为驱动的新能源产品。
宝马也曾官宣“2025年推出第一台全固态电池原型车”。
反观国内，固态电池也成为了企业跨界的热门赛道。
2023年1月，塑料玩具企业高乐股份宣布于义乌投资建设2GWh纳米固态电池项目，投资总额约为20亿元。
2022年底，字节跳动与中科院物理所吴凡团队合作，提出一种新型全固态电池构型，首次实现了能够承受极低探测温度（-60℃）的全固电池。
