去年9月，豐田在世界面前暢想了自己的未來。

在一段11秒的YouTube視頻中，它展示了一輛現代化的四門汽車在一條測試軌道上巡航。最引人注目的莫過于印在右側車身的那句標語：由全固態電池提供動力。

近年來，豐田、福特和大眾等汽車巨頭一直在尋找克服鋰電池缺陷的方法，爭相研發生產有變革意義的新一代電池。

據電池專家稱，許多公司的重心工作正圍繞著固態電池展開，這種電池不含液態電解質，與目前使用的鋰離子電池相比，充電速度更快，續航更長，而且不容易起火。

汽車制造商已經在固態電池領域投入了數億美元，目的是在2030年之前完善該技術。

正值電池競賽的關鍵時刻，汽油價格暴漲，氣候變化使降低溫室氣體排放迫在眉睫，電動汽車的需求大幅上漲。

這導致了目前電動汽車電池中使用的許多礦物供應短缺，同時也引發了各類人權問題，因為通常情況下，這些礦物的開采條件極為艱苦，開采人員幾乎沒有任何保護措施。

但專家和汽車制造商表示，將新電池推向市場是一項極具挑戰性的任務。

“這是一項未來的技術。”美國馬里蘭州能源創新研究所主任埃里克·D·瓦克斯曼(Eric D. Wachsman)說，“問題是這個未來多久會到來?”

在過去三十年中，鋰離子電池一直占據統治地位。從手機、平板電腦等電子產品到心臟起搏器、手術室設備等其他基本產品，它們幾乎無處不在。

但專家們說，它們在電動車中的應用存在缺陷，可能達到了儲能上限。

由于液體電解質的易燃性，鋰離子電池存在較高的起火風險，也正是出于這個原因，去年夏天通用召回了雪佛蘭Bolt電動車。

鋰離子電池還嚴重依賴鎳和鈷，而這兩種金屬材料正面臨供應短缺和價格上漲。鈷主要在剛果開采，那里的采礦場非法雇傭童工，他們經常吸入有毒的化學物質，容易感染致命的肺部疾病，這在該國引發了一場人權危機。

阿貢國家實驗室的化學家和材料科學專家程磊(音譯)說，毫無疑問，固態電池將在未來取代鋰離子電池。這種新電池將用固體石墨層取代易燃的液體電解質，可能更安全，減少了對鎳和鈷的依賴，成本更低，容量更高，對汽車制造商具有吸引力。

“電池的成本決定了電動車的成本。” 程磊說。

汽車制造商清楚地認識到目前電池技術存在的缺點，它們或與固態電池公司合作，或對該技術進行內部研究和開發。

大眾汽車向QuantumScape投資了3億美元。這是一家固態電池公司，它也得到了微軟聯合創始人比爾·蓋茨(Bill Gates)的支持，該公司的目標是在2025年左右將電池投入生產。

福特和寶馬為科羅拉多州一家名為Solid Power的固態電池初創公司引領了一輪1.3億美元的投資，希望在2027年左右推出該技術。

對于Solid Power的首席執行官道格·坎貝爾(Doug Campbell)來說，對固態技術的關注是一件好事。

去年12月，Solid Power上市，籌集了超過5.4億美元。坎貝爾說，現在，它正在瘋狂招人，目標是到2027年將可商業化的固態電池放入汽車。

坎貝爾補充說，他并不驚訝于汽車制造商對這項技術的追捧。由于電池占電動汽車成本的40%，并且是一個關鍵的安全部件，因此找到更便宜、續航更久、更不易燃的電池是汽車制造商未來最關鍵的創新之一。

他說：“固態電池是行業必殺技。”

盡管如此，市場對這項技術仍有一些隱憂。

今年1月，豐田宣布將在2025年前將固態電池用于混合動力汽車。該公司的首席科學家吉爾·普拉特(Gill Pratt)說，目前這種電池太昂貴，無法為純電動車提供動力。他還指出，對固態電池反復充電會影響其整體壽命。

他向媒體透露：“我們想先把它們放在混合動力汽車中，同時也能充分磨煉這項技術，以便隨著成本的不斷下降，可以在未來將它們的應用范圍擴大到純電動汽車中。”

馬里蘭州能源創新研究所的瓦克斯曼指出，生產固態電池是很困難的。他說，這一類電池很可能會首先應用至對于數量需求較小的部門，比如美國國防和航空航天部門。

但是，固態電池的制造工藝與鋰離子電池完全不同，如果在全球范圍內將電池生產轉向固態電池，將很難達到鋰離子電池的規模，這可能會在短期內推高成本。

“電池制造商都希望在未來兩年內實現固態電池的商業化。”他說，“問題將是他們是否能夠實現規模化生產。”