近期固态电池新闻
12月8日，由大众和比尔·盖茨投资的初创公司QuantumScape公布了最新的固态电池数据，比较惊人，能把电动汽车的续航里程提高80%，还能在15分钟充满80%的电量。
12月9日的《日经新闻》报道，丰田汽车有可能成为全球首家量产搭载固态电池的汽车厂商。原文说，“丰田目前正在开发的固态电池在同等条件下的续航里程，是采用传统锂离子电池的3倍，而且充满电只需要大约10分钟。”
1月9日，蔚来发布150kWh固态电池。
电池性能突破的新闻在科技圈有一个外号，叫作“月经贴”，就是形容这类技术突破就像大姨妈一样，定期来一批，但在实际工程实践里几年也不看见明显的突破。于是，关于电池性能突破的新闻，95%都不用花时间看。
那如何看待近期的新闻？其实这些新闻也不是编的，而是真的在实验室中日常发现的。但一种电池在实验室里的表现和封装好批量生产的表现，完全是两码事。
比如，有些天然材料的能量密度特别高，比今天装车的电池高2-3倍，也支持大电流充放。这些材料从数据上看很亮眼，于是科技记者就当作一篇新闻报道了。但实际上他们不知道，他昨天报道的那个电池还有一个致命缺陷，就是寿命太短，循环50次就报废了。技术人员后续反复试验，最后也没有成功。
但记者的工作量是按报道的篇数计算的，为了高质量文章而牺牲文章数量，导致这个月新闻没发够、扣了工资就不值了。于是，这类残疾科技新闻就特别多。
说到底，电池的终极指标还是充放电速度、循环次数、能量密度这些东西。不论电池里的材料技术多么高深，终极指标是普通人都能理解的，所以这类新闻的参考价值很低。
说“丰田正在开发固态电池，续航里程是传统电池的3倍”，这种超过当前水准非常多的进展就是属于典型的实验室进展，离小批量的量产还远得很，5年时间能做到都是乐观的。
固态电池的优势
固态电池是锂离子电池发展的必经之路。就像我们从南极出发去北极，无论走什么路线必然要穿过赤道那样，就是这么必然。而且，今天固态电池已经走到了初步量产的门槛，并不是遥不可及的。
要搞清楚固态电池的未来和前景，我们得先弄明白什么是固态电池。简单来说，传统锂
电池里的电解液被固态物质取代，它就是固态电池了。
锂电池可以分为几部分——正极、负极、电解液、隔膜。
在固态电池中，改进的部分主要是电解液，其他部分的技术可以提高，也可以不提高。但不管怎样，只要改进了电解液，电池的性能就会有提升。
传统电池的正负极都要泡在电解液里，而且还要用隔膜把正负极隔离开。上面这张图片仅仅是示意图，
实际上，传统电池的正负极和隔膜就像煎饼一样，是一层一层的，然后再卷起来。
但固态电池不需要电解液，也不需要隔膜，因为中间的固态层既充当了电解液，也起到了把正负极隔离开的作用。于是空间腾出来了，正负极就可以做大一些。
负极做大，对电池性能的提升并不大。因为锂电池的负极即便不做任何变化，都还有10倍的“酒店空房子”富裕着呢。正极的改进才是提升锂电池性能的关键。
而采用固态电池的设计之后，正负极的尺寸都比传统锂电池大多了。这就相当于，通过电解液的形态变化，在电池紧凑的空间里又节省出一大截空间可以匀给正极，容纳更多的锂离子。所以，即便传统锂离子电池的正负极材料不做任何调整，固态电池的设计也天然拥有一大截能量密度上的优势。
锂电池能量密度的提高，其实一直在两条腿走路：
一条腿走的是改进正负极材料。
比如特斯拉电动车，最早用的电池是松下的NCA，也就是镍钴铝，后来换成了NCM（镍钴锰）。而且，NCM三种材料的配比还在不断调整。比如NCM811电池，就是三种材料的比例是8:1:1，但最近一系列电动车自燃事件让人们认识到了NCM811的潜在风险，现在又
转向了NCM523，也就是三种材料的比例是5:2:3。
而与此同时，特斯拉也在用另一条腿走路，就是改进电池外形，改进电池组的外形，充分利用空间。
最早用的电池是18650，18是直径18mm的意思，65是长度65mm的意思，0代表圆柱形。2019年，特斯拉换用了21700电池，你可以按“18650”的定义想一下这个电池的样子——胖了一些。2020年9月，特斯拉又在电池日上宣布，明年会换用4680型电池。这些尺寸上的改变，更有利于他们设计电池组的水冷系统、电压监控等，节省出的空间就能塞入更多电池来提高能量密度。
而固态电池，就是增加能量密度非常有效的途径。就算正负极材料不大改，这个方向也值得尝试。电池中的电解液和隔膜早晚是要被淘汰掉的。
而且，现在一些类型的固态电池甚至连正极都没有，只有负极和固态电解液的部分。当充电电压加上以后，负极渗透过来会形成一层金属正极，这下连正极的部分都省下了。
而且，固态电池的好处不只在于增加能量密度，它还更安全。
传统锂电池最让人担心一件事就是爆炸。其实，爆炸是被电池里的气体顶爆的。你拆开锂电池，其实并没有什么液体流出来，电解液虽然存在，但并没有那么稀，它只不过是潮乎乎的而已。在电压比较高的时候，时间久了，这些液体就会和正负极发生微弱反应，生产很多种气体。这是正常的，微量的气体会随时产生，然后通过泄气阀排出去。
但是，如果发生了短路、穿刺、严重挤压变形的情况，气体会突然大量生成，泄气阀就来不及排气了。最后，气体撑爆电池外壳，咣，爆炸了。
由于固态电池没有液体生成气体的化学副作用，于是也就更加不怕挤压、穿刺，也更不容易形成短路。所以，固态电池的安全性会高很多。
安全性更高，外加能量密度更高，所以从现在的发展态势上看，固态电池肯定是未来电动汽车电池的必经之路。等迈过了固态电池，未来10年、20年才会有锂空气电池、锂金属电池、锂硫电池等其他类型。
固态电池目前的问题
一旦电解液换成了固态物质，就又会带来了新的麻烦。
首先，锂离子传输的速度变慢了很多。
这主要是因为在传统锂电池中，电池内部的离子是在液体中和电极接触的，现在变成了固体，接触面的浸润程度就很关键了。比如，一把勺子是泡在热水里更快变热，还是贴在热水壶表面热得更快呢？当然是充分接触、泡在热水里变热更快了。所以，固态电池要解决的一个难点，就是离子和电极的接触。
第二个难点依然来自于接触，因为接触不充分，电流就都集中在几个接触点上，而不是电极的全部表面积上，于是接触电阻就会非常高，热量非常大。
这两点就限制了固态电池充放电时，电流不能很大。
d101电动汽车不过，有这些缺点也不是不能用，只是还不适合用在电动汽车上，在穿戴设备上反而很合适。因为安全性高，所以尤其适合类似发热手套、加热腰带之类的总会遇到弯折和挤压的设备。虽然它接触电阻高、发热大，但没事，这些设备本来就是用来加热的嘛。
固态电池的未来前景
新闻中QuantumScape说的提升具体是这样的：单层、大面积、袋装的这样一块电池，实现了15分钟充满80%的容量，800次充放电后还保留了80%的容量。
这个依然是实验室的结果，只不过是一个封装比较好的、离最终产品形态比较接近的实验产品。大众汽车和比尔·盖茨也预测，这款实验室产品在未来3-5年内可以量产。
它的突破就在于，其他固态电池连快充这一点都还无法完成，而这款电池是可以完成的。但是，即便它已经很强了，你看它的循环次数还是比较少的，只有800次，而现在传统锂电池循环1000次是很常见的，磷酸铁锂电池更是可以循环3000次。
固态电池的研发非常广泛，宝马、大众、通用、福特、宾利、雷诺、苹果、戴森、丰田、现代、日产、三菱、松下、TDK、LG、三星、中国的宁德时代、国轩高科、辉能科技、万向、赣锋锂业、天齐锂业、
力神电池，都把未来5年电池的研发主力布局在固态电池上。
行业内常见的目标是，2025年，固态电池能量密度要达到400Wh/k g。而今天，传统锂电池在电动汽车里用的最高可以达到300Wh/k g。所以，这个目标大概率是可以实现的。到了2030年的时候，绝大部分电动汽车的电池都会是固态电池。
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