通用汽车公司将赌注押在了锂金属——而不是锂离子——作为电动汽车电池的发展方向上

有限的电动汽车范围-其中大部分的最高时速是380英里是普及电动汽车的主要障碍之一。汽车制造商和研究人员常常寻求三种解决方案来解决里程问题:节能汽车系统，改进的电池充电技术，或更大容量的电池。

目前市场上一些流行的电动汽车的范围。图片由车和司机

本周，通用汽车公司(General Motors)在第三个解决方案——高容量电池上进行了大量投资，以此作为公司对远程电动汽车的回应。而与之竞争的电动汽车制造商，比如特斯拉(Tesla)通过改进锂离子电池的结构来提高电池的容量在美国，通用汽车的解决方案是让研发部门完全脱离锂离子。

相反,汽车巨头选择开发锂金属电池希望创造出容量更大、成本更低的电池。与锂离子电池相比，锂金属电池在电动汽车上有哪些优点?为什么制造商们直到现在才开始采用这项技术呢?

锂金属电池与锂离子电池

锂金属电池的功能原理与锂离子电池相似。

在锂离子电池中，正极和负极用隔板隔开用电解质“润湿”，以促进锂离子在正极和负极之间的移动。隔膜隔离阳极和阴极，以防止短路，同时只允许锂离子通过电解液。这就产生了一个函数电流。

在锂电池中，阳极通常由石墨制成，而阴极则由锂钴氧化物制成。

锂离子电池的工作原理。图片由电池大学

锂金属电池也以同样的方式工作，但它们使用的是高能金属锂，而不是石墨阳极。

据华盛顿州立大学的研究人员称，金属锂被认为是制造电池的“理想材料”因为所有已知的固体物质，它具有最高的能量密度。事实上,锂金属电池比锂电池每磅至少多存储33%的能量，生产出容量更大、重量更轻的电池。

锂金属电池的挑战

虽然锂金属电池听起来像是电动汽车开发者的一个明确的候选人，但对电池安全性的担忧一直是一个主要的限制。

当锂离子在正极和负极之间转移时，锂金属电池更容易发生树突- - - - - -金属锂上形成的针状固体结构。如果不加以控制，树突最终会刺穿阴极，导致电池短路，并有燃烧电池电解质的危险。

枝晶的形成可以刺穿阴极，造成短路。图片由MSE供应

即使电池没有着火，树突也会增加自放电，这意味着锂金属电池失去了长时间储存电荷的能力。由于这些缺点，制造商大多放弃了这种电池类型，转而青睐更为成熟的锂离子电池。

然而，随着近年来对锂金属电池的更多研究和投资，这项技术似乎正在卷土重来。

通用汽车押注锂金属

六年前，通用汽车投资了一家名为SolidEnergy系统这家公司研究开发和生产锂金属电池的新方法，而这种电池实际上是安全使用的。现在，两家公司宣布了一项联合开发协议，其中包括在马萨诸塞州沃本建立一个制造原型生产线的计划。

通用汽车锂金属电池的原型。图片由Steve Fecht和通用汽车

尽管多数信息仍处于保密状态，但两家公司都将自己的锂金属知识产权推上了桌面上，仅通用汽车就拥有49项专利，还有45项专利正在等待审批。通用汽车公司声称，他们已经开发出一种带有保护阳极的锂金属电池，该电池已经在一个研究机构中完成了超过15万英里的测试。

这次合作旨在加速两家公司的锂金属研发，最终有望在2023年实现商用电池。