電池行業(yè)已經(jīng)多年沒有長足進步了。智能手機技術(shù)日新月異，電動汽車越來越流行，但受制于鋰電池有限的容量，手機的續(xù)航和電動汽車的里程仍然是擺在人們面前的尷尬問題。行業(yè)在等待一項全新的技術(shù)解救他們。

你可能想到了石墨烯，或者氫燃料電池?并非如此，就目前來看，另一種名為全固態(tài)電池 (all-solid-state battery) 的技術(shù)會更快地解救電池工業(yè)。得克薩斯大學奧斯丁分校的科克雷爾工程學院今天宣布，該校的研究團隊在全固態(tài)電芯技術(shù)上取得了重要的突破：他們發(fā)明了一種低成本、非燃燒，在能量密度、充放效率等指標上十分卓越的全固態(tài)電池。據(jù)該校稱，在實驗室測試中新電池的能量密度達到了現(xiàn)有鋰離子電池的三倍之多!

全固態(tài)電池結(jié)構(gòu)示意

這次，鋰離子電池的共同發(fā)明者，已經(jīng) 94 歲高齡的約翰·古德諾夫 (John Goodenough) 老先生再度出山，為電池行業(yè)貢獻了重大突破，這個團隊由他和同事瑪利亞·布拉加共同領(lǐng)導。古德諾夫教授 1979 年發(fā)現(xiàn)將鈷酸鋰用作電極，可以顯著提升鋰電池的能量密度，他的諸多發(fā)現(xiàn)成為了后來鋰電池工業(yè)的奠基。他于 1986 年加入得克薩斯大學奧斯丁分校，任教和進行科研至今。

目前，絕大多數(shù)的電池都屬于液態(tài)電池(電解液)。但液態(tài)電池使用起來仍有缺陷，比如出現(xiàn)漲包現(xiàn)象、多次充放后電量降低等現(xiàn)象，而且若不嚴格按照額定電壓電流充電的話，電解液會發(fā)生“金屬晶須”(metal-whiskers) 現(xiàn)象，導致電池短路甚至起火爆炸。

古德諾夫在學校實驗室

而固態(tài)電池顧名思義，采用的是固態(tài)電解質(zhì)。古德諾夫團隊的核心科技是一種采用堿金屬(主要是納和鋰)制成的玻璃狀固態(tài)電解質(zhì)。在實驗室中，新電池能在 1200 個充放循環(huán)之后只出現(xiàn)極小的損耗，環(huán)境容忍度也很好，能夠在 60℃ 到零下 20℃ 的溫度下工作——如果用到手機上，iPhone 大概再也不會在冬天自動關(guān)機了吧?

但目前來看，新電芯最先應(yīng)用的場景應(yīng)該還是電動汽車和工業(yè)級儲能設(shè)備。“想要普及電動汽車，電池的成本、安全、能量密度、充放效率和循環(huán)壽命十分重要。我們相信，這個新發(fā)現(xiàn)將解決很多當前電池無法解決的問題。”古德諾夫說。

該校授權(quán)部技術(shù)商業(yè)化項目主任萊斯·尼克爾斯 (Les Nichols) 對 PingWest品玩表示，新電芯完全由校內(nèi)團隊自主研發(fā)，已在實驗室中證實了可行性，并且準備好投入到原型產(chǎn)品開發(fā)當中。

其實，固態(tài)電池技術(shù)早已誕生，但在過去因為大批量生產(chǎn)的成本太高，一直被行業(yè)所擱置。同樣，古德諾夫的新突破還未達到實際投產(chǎn)的程度，剩下的難題則需要該校和工業(yè)界共同攻克。好消息是，該校已經(jīng)在申請專利，并計劃將技術(shù)授權(quán)給電池生產(chǎn)商。尼克爾斯估計在 18-24 個月之內(nèi)，人們就能用上新的全固態(tài)電池。最先問市的產(chǎn)品形態(tài)可能是紐扣電池，不久后則會有更多的形態(tài)。

在消費電子業(yè)界，2015 年，蘋果申請了自己的全固態(tài)電池專利;在汽車和動力方面，豐田、大眾和博世都在研究全固態(tài)電池?？磥碓谌剂想姵爻叽缱兊米銐蛐?，石墨烯電池真的問市之前，全固態(tài)應(yīng)該是電池工業(yè)的唯一希望了。