在橡树岭国家实验室（ORNL）工作的科学家开发了一种新型固态电池技术，可以将电动汽车的能量密度提高一倍。

电动汽车充电之间的距离——也就是它们的续航里程——在过去十年里一直呈稳步上升趋势，从2010年的80英里（129公里）增加到2021年的220英里（354公里），增加了两倍。但是，由于目前为电动汽车供电的液体电解质锂离子电池的化学成分及其重量，它们的效率受到限制。正如2023年《热图》中解释的那样：“电动汽车中的锂离子电池组是现代电池技术的最先进水平……但与汽油相比，它们的能量密度仍然相形见绌。因此，给汽车数百英里的行驶里程意味着在汽车底部悬挂一个巨大而沉重的电池。”

然而，5月10日发表在《美国科学院能源快报》杂志上的一项研究概述了固态电池的新进展，这可能会改变这一切。

它依赖于30微米厚的灵活耐用的固态电极片来储存电力——大约相当于人类头发的宽度。科学家们在一份声明中说，这项技术如果开发出来，可以将储能从电动汽车电池目前的最大能量密度增加一倍，达到每公斤500瓦时。solid-stateSolid-state电池的问题并不是一个新想法，ORNL的研究人员之前在20世纪90年代为它们的创造和使用奠定了基础。多年来，它们一直以小型形式被用于为起搏器、射频识别标签（如商店中使用的防丢失标签）和可穿戴设备供电。

但是在为电动汽车供电方面，它们不够耐用或可扩展。此外，目前大多数固态电池中使用的塑料聚合物的电导率低于液体电解质，这使得它们的性能较差。相关内容：世界上最大的电池将进入缅因州——它可以储存比你的笔记本电脑多1.30亿倍的能量

科学家们克服了这些问题，他们使用一种聚合物制造了一种“坚固而有弹性的薄膜”，这种薄膜可以给固态电池带来更高的能量密度。科学家们在声明中说，这不仅超过了目前最好的固态电池的能量密度，也超过了液态锂离子技术。

这种薄片允许负极和正极的分离，防止短路，同时仍为离子运动提供高导电路径。它还使用硫化物固态电解质，这种电解质的导电率与锂离子电池中使用的液体电解质相似，因此提供了相似的性能水平。

“我们希望最大限度地减少聚合物粘合剂，因为它不会传导离子，”ORNL R&D合伙人杨光在声明中说。“粘合剂的唯一作用是将电解质颗粒锁定在薄膜中。使用更多的粘合剂可以提高薄膜的质量，但会降低离子传导。相反，使用更少的粘合剂可以增强离子传导，但会损害薄膜质量。”科学家们的下一步将是制造一种设备，让他们能够在实验室的实际电池条件下测试他们的发现。他们还将与学术界和工业界的研究人员合作，开发更广泛的测试。

科学家们在声明中补充说，如果这项研究导致新一代电动汽车电池的生产，它不仅能给电动汽车更大的续航里程，还能让它们更安全。锂离子电池不稳定，虽然火灾很少见，但毒性很大，很难扑灭。根据英国消防工程师协会（IFE）的数据，电动汽车火灾会产生100多种有机化学物质，包括致命的一氧化碳和氰化氢。

然而，汽车制造商建议消防员不要试图灭火，而是让火熄灭。据IFE称，这在一定程度上是因为要消耗多少水——大约每分钟1125升——这将产生危险的径流，可能进入公共排水系统。

此外，即使锂离子电池起火似乎已经熄灭，它们也可能在“数小时、数天甚至数周”后重新点燃，而不仅仅是一次，而是多次。另一方面，ORNL开发的新技术手，是非挥发性的，这意味着在固态电池中使用它的电动汽车不会有这样的风险。