英國《經濟學人》雜志發表文章，題目是Superbatteries will transform the performance of EVs（超級電池將改變電動汽車的性能）。

當被問及他們最想要電動汽車做什么時，許多駕車者會列出三件事：續航里程長、充電時間短，以及與配備內燃機的類似車輛相比具有競爭力的價格。為了幫助實現這些目標，電動汽車制造商一直在尋找方法，用更先進的“固態”版本取代為大多數現代電動汽車提供動力的常規鋰離子電池。這些新型超級電池研發長期以來一直追求充電更快，續航里程更大。終于，經過多年的技術問題，制造這些電池的努力正在取得成果，第一批固態鋰離子電池將在未來幾年內投入生產。

全球最大的汽車制造商豐田從2012年開始研究固態電池。該公司最近宣布已經取得了“技術突破”，計劃最早在2027年開始生產固態電池。豐田聲稱，其新電池將為電動汽車提供1200公里的續航里程，大約是許多現有車型的兩倍，并且可以在大約十分鐘內充電完畢。

豐田并非個例。其他開發固態鋰離子電池的生產商也在宣稱類似的性能數據。例如，日產公司正在橫濱建立一個試點工廠，明年將開始生產測試版本。寶馬與科羅拉多州的電池開發商Solid Power合作，計劃在德國建造一座類似的工廠。硅谷初創公司QuantumScape已開始向大眾汽車運送固態電池原型。

開發固態電池花了這么長時間也許并不奇怪。讓一種新型電池在實驗室工作是一回事，但擴大規模以在工廠生產數百萬電池是一件困難的事情。盡管鋰離子電池是在20世紀70年代末發明的，但直到20世紀90年代初，鋰離子電池本身才完全商業化，最初用于筆記本電腦和手機等便攜式電子設備，后來又成為可用于為新一代電動汽車供電的更大版本。

電動汽車自汽車問世以來就一直存在。但這些早期的電動汽車，以及隨后幾年出現的其他電動汽車，主要由數十種重型鉛酸電池供電，這些電池價格昂貴，續航里程有限。鋰離子電池重量輕，能夠儲存大量電荷，降低了成本，增加了續航里程，使交通電氣化得以真正開始。固態鋰離子電池可能帶來更大的轉變。

汽車制造商最初被固態電池吸引是為了提高安全性，因為傳統的鋰離子電池有風險。這是因為它們含有一種液體電解質，這種電解質通常由有機溶劑制成，并且非常易燃。因此，如果鋰離子電池損壞（可能發生在事故中），或者在充電時過熱，它可能會爆炸起火。使用不易燃的固體電解質可以防止這種情況。固體電解質可以由多種化學物質制成，包括聚合物和陶瓷。但即使是大規模生產的豐田，最初也發現很難讓固態電池在很長一段時間內高效工作。

固體電解質本身并不一定能提高電池的性能。但它確實允許對鋰離子電池進行重新設計，使其變得更小、更輕，從而將更多的能量裝入更小的空間。它還允許工程師擴大他們可以用來生產鋰離子電池的材料范圍，并對其工作原理進行修改。盡管最初存在問題，但在過去的一年里，日本汽車制造商在研究如何大規模生產固態鋰離子電池方面取得了巨大進展。由于在推出電動汽車方面落后，日本企業計劃使用這些新型電池來超越競爭對手。

許多占據市場主導地位的中國電池制造商正在研發半固態電池。寧德時代是一家中國公司，生產全球三分之一以上的電動汽車電池。該公司表示，它可能在今年晚些時候開始生產一種半固態電池，稱之為“濃縮”電池。該公司聲稱，這將具有高水平的安全性和巨大的存儲容量。

電池的容量可以通過其比能量來衡量，即可以按重量儲存的能量。根據寧德時代的說法，其濃縮電池將能夠儲存高達每公斤500瓦時（wh/kg）的電量。目前市場上可用的具有液體電解質的性能最高的鋰離子電池一般最高可達300wh/kg左右。全固態電池可能達到600wh/kg或更高。除了提高電動汽車在道路上的性能外，這種功率和重量的電池還將大大擴大小型垂直起降空中飛機的續航里程，這些出租飛行機即將獲得適航認證。

在這些新電池進入汽車并對制造商的說法進行測試之前，還不能確定它們的性能如何。現有電動汽車的廣告范圍在實際駕駛條件下可能無法實現。第一批半固態電池將于2025-26年出現在汽車上。預計像豐田和其他公司正在開發的第一款全固態版本將于2028年出現。

在很大程度上，大規模生產在降低成本方面的成功程度將取決于未來十年原材料價格的發展。保時捷咨詢公司的Fabian Duffner表示：“固態電池將消耗更多的鋰。” 與此同時，生產商也將需要額外的鋰，因為他們越來越多地將更多的生產從內燃機汽車轉向電動汽車。有時被稱為“白金”的鋰價格一直在過山車上。去年年底，電池級碳酸鋰的價格飆升至每噸8萬美元，但此后又回落至4萬美元左右，仍然是兩年前的兩倍左右。鎳價格也一直不穩定。

循環利用回收材料會有所幫助。大多數運營商已經從消費電子產品中回收電池，并將擴大規模。電池被分離出來后，它們就會被研磨，鋰、鈷、鎳和錳等材料可以被回收和純化。

無論如何，固態鋰離子電池即將問世。它們看起來很有前景，最終可以讓電動汽車在續航里程、性能和便利性方面與使用骯臟老式內燃機的汽車競爭。目前，標準鋰離子電池約占電動汽車成本的40%。如果固態超級電池也要讓電動汽車在價格上競爭，這一成本比例將必須下降。