加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家在一篇論文中概述了固態(tài)電池開發(fā)的技術(shù)路線圖，并指出固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展面臨的四個挑戰(zhàn)。

隨著未來幾年對儲能系統(tǒng)的需求日前增長，解決電池技術(shù)常見的問題至關(guān)重要，其中消防安全、能源密度、耐用性以及可回收性是面臨的主要問題。

固態(tài)電池具有固態(tài)電解質(zhì)，而不是傳統(tǒng)電池中使用電解液或凝膠。這種電池為儲能部署提供了廣闊的發(fā)展前景，研究機(jī)構(gòu)和電池生產(chǎn)廠商正致力于將這項技術(shù)投入大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)。

加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）是從事固態(tài)電池研究的機(jī)構(gòu)之一，并已經(jīng)在其實驗室中開發(fā)了幾種采用固態(tài)電池的解決方案。加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）目前正在著眼于研究固態(tài)電池的應(yīng)用情況，以及固態(tài)電池實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)需要考慮的挑戰(zhàn)。

面臨的挑戰(zhàn)

在發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》雜志上的《從納米級界面表征到全固態(tài)電池在可持續(xù)儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用》論文中，加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員概述了在固態(tài)電池開發(fā)前沿應(yīng)該考慮的四個因素，即：電解質(zhì)與電極之間的穩(wěn)定化學(xué)界面、用于表征的有效工具、可持續(xù)的制造過程，以及可回收性設(shè)計。

加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院的納米工程學(xué)教授Shirley Meng說：“至關(guān)重要的是，我們考慮如何同時應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，因為它們都是相互關(guān)聯(lián)的。如果我們要兌現(xiàn)全固態(tài)電池的技術(shù)承諾，就必須找到同時解決這些挑戰(zhàn)的解決方案。”

電解質(zhì)問題

盡管生產(chǎn)能夠在室溫運行的固態(tài)電解質(zhì)被視為固態(tài)電池技術(shù)研究的主要目標(biāo)，但這個研究小組指出，目前存在多種選擇，它們的性能可能優(yōu)于液態(tài)電解質(zhì)，因此現(xiàn)在應(yīng)該將重點轉(zhuǎn)移到電池組件之間的相互化學(xué)作用。Shirley Meng說：“在這一點上，我們應(yīng)該將重點從追求更高的離子電導(dǎo)率轉(zhuǎn)到關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)和電極之間的穩(wěn)定性。”

由于固態(tài)電解質(zhì)通常不如液態(tài)電解質(zhì)透明，因此深入了解納米級電池的運行情況更為復(fù)雜。該研究小組推出了包括低溫冷凍和X射線成像在內(nèi)的解決方案。

可持續(xù)發(fā)展

圍繞電池材料的供應(yīng)鏈面臨的回收問題，如果采用正確的方法，固態(tài)電池技術(shù)有可能解決其中的一些問題。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的這個研究小組認(rèn)為，設(shè)計考慮到可循環(huán)使用和二次使用的固態(tài)電池是關(guān)鍵，同時還需要擁有一個強(qiáng)大的供應(yīng)鏈。

加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程教授Zheng Chen說：“我們必須將具有成本效益的可重復(fù)使用性和可循環(huán)利用性納入研究過程，以開發(fā)能提供500Wh/kg或更高能量密度的全固態(tài)電池。至關(guān)重要的是，我們要考慮電池將如何回收。”