近日，牛津大学 Mauro Pasta 教授在 Nature Energy 期刊发表了一项关于固态电池的重要研究成果，为解决锂金属电池商业化面临的成本与技术挑战带来新的希望。

相较于传统锂离子电池，锂金属电池因锂金属比石墨更高的比容量，理论上具备更高的体积和重量能量密度。然而，液态锂金属电池中锂枝晶沉积与电池短路问题长期困扰着科研人员，而固态电解质（SEs）被认为是解决这一问题的关键，其有望实现汽车行业所期望的高倍率充放电和高达 1,000Whl-1 的体积能量密度。

实现固态电池商业化的关键在于降低成本，美国先进电池联盟（USABC）设定的高性能电动汽车电池目标成本为 125 美元 / 千瓦时。研究发现，锂固态电池阴极生产成本与液态锂离子电池差异不大，因为阴极活性材料在两种电池中可互换。而目前固态电解质尚未确定，研究人员正在探索多种电解质和生产技术，倾向于选择地球上储量丰富的材料，以避免规模化生产时成本过高阻碍固态电池推广。

阳极生产方法虽在文献中有所讨论，但商业化能力和成本控制仍有待提升。基准公司报告指出，锂金属行业对锂金属电池的广泛发展准备不足，预计 2024 年电池级锂金属供应将供不应求。

在此背景下，牛津大学的研究聚焦于薄膜锂技术。Mauro Pasta 教授团队确定热蒸镀是一种有望解决当前挑战的低成本高效益途径，并对使用该工艺制造薄而致密锂金属箔的预期成本进行了技术经济评估，同时估算了采用热蒸镀锂箔制成的固态电池组成本。

研究显示，制造约 17µm 锂薄膜最具前景的技术是热蒸镀。以西欧能源价格计算，制造这种厚度锂金属阳极的成本为每平方米 4.30 美元，相当于阳极成本为每千瓦时 24.2 美元（传统石墨阳极成本约为每千瓦时 12 美元）。若在能源和劳动力成本较低的国家生产，成本有望进一步降低。综合考虑 SE 和阳极成本后，固态电池组成本为 158 美元每千瓦时，而液态电池成本为 126 美元每千瓦时。尽管固态电池成本目前较高，但考虑到其快速充电、高能量密度和更高安全性等优势，成本增加具有合理性。

这一研究成果为固态电池的未来发展指明了方向，有望推动锂金属电池在商业化道路上迈出关键一步，为全球电动汽车产业及能源存储领域带来新的变革机遇