SolidQnergy Systems是一家由Qichao Hu于2012年創立的公司，它宣布推出一種新型可充電鋰金屬電池，在給定的電池尺寸和重量下，它的能量是傳統鋰離子電池的(de)兩倍。新電(dian)池與鋰離(li)子(zi)電(dian)池一樣安(an)全耐(nai)用。考慮到鋰離(li)子(zi)電(dian)池在智能手機，電(dian)動汽(qi)車(che)，無(wu)人(ren)機等中的(de)廣泛使用，本發明是一個很大的(de)進步。電(dian)池可(ke)以使這些設備工作兩倍或(huo)使其微型版本可(ke)行。

電池行業的圣杯

幾十(shi)年來，研究人員已(yi)經了解鋰(li)金(jin)屬(shu)(shu)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)優點（即更高(gao)的(de)(de)能量(liang)密度和更小的(de)(de)尺(chi)寸(cun)）。然(ran)而，迄今為止，這(zhe)(zhe)些電(dian)池(chi)(chi)是不可再充電(dian)的(de)(de)并(bing)且已(yi)知會爆炸成火焰。這(zhe)(zhe)兩個特征源于鋰(li)金(jin)屬(shu)(shu)和電(dian)池(chi)(chi)電(dian)解質之間發生的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)。該(gai)反(fan)(fan)應(ying)不僅產(chan)生增加電(dian)池(chi)(chi)電(dian)阻并(bing)降(jiang)低循環(huan)壽命的(de)(de)化合物，而且還(huan)在陽極(ji)上形成苔蘚(xian)鋰(li)金(jin)屬(shu)(shu)凸塊，這(zhe)(zhe)導致短路(lu)。短路(lu)會產(chan)生高(gao)熱量(liang)并(bing)點燃(ran)易燃(ran)電(dian)解液。通(tong)常(chang)，為使這(zhe)(zhe)些電(dian)池(chi)(chi)更安全而采取的(de)(de)措施會降(jiang)低其能量(liang)性(xing)能。新一代鋰(li)金(jin)屬(shu)(shu)電(dian)池(chi)(chi)通(tong)過改變電(dian)池(chi)(chi)內部的(de)(de)材料(liao)來解決這(zhe)(zhe)個問題，以改變化學本(ben)身。

鋰金屬箔陽極

為了增加能量容量，SolidEnergy采用非常薄的高能鋰金屬箔代替傳統的陽極材料石墨。由于鋰金屬保持的離子數量增加，這使能量密度加倍。此外，使用比傳統鋰金屬陽極薄五倍且比傳統石墨，碳或硅陽極薄幾倍的超薄鋰金屬箔 – 研究人員已將電池尺寸減小了兩倍。2015年10月推出的新電池的第一個工作原型尺寸僅為iPhone 6的鋰離子電池的一半。它提供2.0安培小時，而鋰離子電池提供1.8安培小時。這次成功的首次亮相為公司贏得了1200萬美元的投資。

可充電和安全的鋰金屬電池

采用超薄鋰金屬箔作為陽極，以顯著減小電池尺寸。然而，所實現的電池僅在80攝氏度或更高的溫度下工作，并且不能用于許多商業應用中。
鋰(li)(li)金屬電池通常比鋰(li)(li)離(li)子電池更易揮發(fa)(fa)和(he)(he)短(duan)壽命。為(wei)了獲得可充電和(he)(he)安(an)全(quan)的(de)(de)(de)解(jie)決方案，該公(gong)司(si)不(bu)得不(bu)對電解(jie)質進行(xing)化(hua)學改(gai)性(xing)(xing)。他們的(de)(de)(de)解(jie)決方案是開發(fa)(fa)固體(ti)和(he)(he)液體(ti)混合電解(jie)質。利用固體(ti)電解(jie)質作為(wei)鋰(li)(li)金屬箔的(de)(de)(de)涂層(ceng)，使電池的(de)(de)(de)工作溫(wen)(wen)度降低(di)。此外，還有一種新型的(de)(de)(de)準離(li)子液體(ti)電解(jie)質，它不(bu)會燃燒(shao)，不(bu)會與鋰(li)(li)金屬發(fa)(fa)生不(bu)良(liang)反應(ying)。結果(guo)是在室溫(wen)(wen)下提供(gong)鋰(li)(li)離(li)子電池的(de)(de)(de)能量容量并且具有鋰(li)(li)離(li)子電池的(de)(de)(de)安(an)全(quan)性(xing)(xing)和(he)(he)壽命的(de)(de)(de)電池。

制造可擴展性

另一個令人印象深刻的特征是制造這些電池所需的制造設備與鋰離子電池相同。這意味著它們可以相對快速地商業化獲得。 實現這種制造能力實際上是一個影響設計的環境故事。當胡錦濤于2012年建立SolidEnergy時，麻省理工學院電池初創公司A123正在申請破產，該公司一直致力于開發鋰離子電池  。起初，這對SolidEnergy來說是令人生畏的。然而，最終使用A123當時閑置的生產線來制造第一代鋰金屬電池。

鋰金屬電池的發展

由于(yu)SolidEnergy沒(mei)有(you)設施，沒(mei)有(you)資金，也(ye)沒(mei)有(you)建造(zao)電池(chi)的(de)(de)實(shi)驗室，因此(ci)該(gai)公司被迫采用(yong)現有(you)的(de)(de)鋰離子制造(zao)設備(bei)進(jin)(jin)行原型(xing)設計。最終結果是使(shi)用(yong)商(shang)用(yong)工具制造(zao)的(de)(de)新(xin)(xin)技術。許多電池(chi)公司的(de)(de)做法恰(qia)恰(qia)相反，主要(yao)集中在(zai)材料上，并根據他(ta)們將(jiang)要(yao)使(shi)用(yong)的(de)(de)材料建立自己的(de)(de)實(shi)驗室。由于(yu)他(ta)們使(shi)用(yong)全新(xin)(xin)的(de)(de)制造(zao)工藝進(jin)(jin)行原型(xing)制造(zao)，因此(ci)他(ta)們的(de)(de)電池(chi)不(bu)能輕易地(di)適(shi)應商(shang)業生產線。

目標市場：從無人機開始

SolidEnergy在2017年初為(wei)智能手(shou)機(ji)和(he)(he)可(ke)(ke)穿(chuan)戴設備(bei)銷(xiao)售(shou)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)以(yi)及(ji)2018年推出(chu)電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)時(shi)具有(you)(you)極其激進的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間表。該公(gong)司(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)(yi)個目標是(shi)他(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)目標是(shi)在今年11月覆蓋的(de)(de)(de)(de)(de)無(wu)人(ren)機(ji)市場(chang)。考慮到一(yi)(yi)些公(gong)司(si)(si)越來越有(you)(you)興趣(qu)??使用(yong)無(wu)人(ren)機(ji)和(he)(he)氣球(qiu)?為(wei)農村地區提供互聯網接(jie)入，SolidEnergy計劃為(wei)無(wu)人(ren)機(ji)應(ying)(ying)用(yong)提供其首個系列電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)。為(wei)無(wu)人(ren)機(ji)應(ying)(ying)用(yong)銷(xiao)售(shou)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)可(ke)(ke)能是(shi)將(jiang)新電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)推向市場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)好策略。請注意(yi)(yi)，有(you)(you)些電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)公(gong)司(si)(si)因為(wei)松下這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)供應(ying)(ying)商而失敗(bai)，例(li)如(ru)，它與電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)制造商特斯拉簽(qian)訂了(le)價(jia)值數十億美元的(de)(de)(de)(de)(de)合同。然而，最近不(bu)(bu)斷發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)專業無(wu)人(ren)機(ji)市場(chang)可(ke)(ke)以(yi)讓SolidEnergy有(you)(you)機(ji)會吸引其他(ta)客戶的(de)(de)(de)(de)(de)注意(yi)(yi)力并將(jiang)該技術(shu)(shu)推向市場(chang)。不(bu)(bu)幸的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，該公(gong)司(si)(si)尚未公(gong)布許多(duo)細節，例(li)如(ru)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)每千瓦時(shi)成本(ben)。但是(shi)，如(ru)果(guo)技術(shu)(shu)進入市場(chang)，它將(jiang)產生巨大的(de)(de)(de)(de)(de)社會影響。例(li)如(ru)，現在一(yi)(yi)次充(chong)電(dian)(dian)200英里的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)每次充(chong)電(dian)(dian)可(ke)(ke)以(yi)行(xing)駛400英里或者將(jiang)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)尺(chi)寸和(he)(he)重量減少兩倍。簡而言(yan)之，這(zhe)些電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)可(ke)(ke)以(yi)改變世界對能源的(de)(de)(de)(de)(de)看法。隨著鋰金屬電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)制造和(he)(he)投資，我們可(ke)(ke)能不(bu)(bu)久就會發(fa)現新的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)技術(shu)(shu)。