锂离子电池为众多现代设备提供动力，从雪佛兰 Bolt 等电动汽车，到 iPhone，再到戴森等品牌的手持吸尘器。
事实上，在詹姆斯·戴森的新回忆录《发明：一生》中，他提到在他职业生涯的某个时期，大约在 2012 年至 2014 年间，他的公司——以其电池供电的吸尘器和其他小工具而闻名——“消耗了全球约 6% 的锂离子电池供应量。”
这只是他职业生涯中一个引人入胜的细节：在他早年，他卖掉了一艘名为“海卡车”的船，然后发明了一种名为“滚球车”的新型独轮车，最终创造了一种采用气旋——快速旋转的空气——来分离污垢的吸尘器设计，而不是依靠集尘袋来完成这项工作。
戴森还专门用一章讲述了该公司开发的但未上市的电动汽车；他还写了公司在开发更好电池方面的工作。“我们停止生产汽车的原因之一——不是唯一的原因，但有一个辅助原因——是我们必须在我们的新型固态电池技术上进行大量投资，这无疑将随着效率的提高而彻底改变交通运输。”
“这就是我们正在努力的方向，”他谈到固态电池技术时说。“我们现在就要开始生产了。”
固态电池与目前常见的传统锂离子电池有一个关键区别——稍后我们会详细介绍它们的确切工作原理。“这项技术的潜力无疑是未来，至少对于电池而言，”他说。
“我们有大量电池供电的产品即将上市，不仅在我们目前的领域，”他补充说，“而且在其他领域，这些电池将是至关重要的，而且非常重要的一部分。”
他表示，配备其下一代电池的产品将“很快”问世。
以下是关于固态锂离子电池是什么——它为何有望比普通锂离子电池的工作方式更进一步，以及为什么新技术可以成为像手持吸尘器这样日常用品的资产。
普通锂离子电池是如何工作的？
最简单地说，一个基本的锂离子电池单元包含两个电极。一个是正极，或阴极。另一个是负极，或阳极。而带有正电荷的微小锂离子在电池单元的功能中起着关键作用。
当电池充电时，锂离子位于负极；最基本的锂离子电池将这些离子储存在阳极的石墨中。密歇根大学电池实验室的技术总监格雷格·莱斯说，这种石墨“是一堆相互连接的六边形薄片。锂离子会滑入这些薄片之间，找到一个它们感觉舒适的地方。”
当你给电池充电时，电子会从插座流出，流向电池的负极和石墨薄片。与此同时，带正电荷的锂离子位于同一侧，与电子的负电荷相平衡。
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当你使用电池做某事时，比如为电动汽车中的电机供电，电子会通过电路流出电池单元，而电池内部的锂离子会移动到电池单元的另一侧。现在这些锂离子就在阴极那边了。当你再次给电池充电时，离子会移回到阳极，这个过程就会继续。
“我们通过外部电路来回推送电子，并通过电池内部来回推送正离子，”他说。美国能源部的这个动画很好地展示了这个过程；正极（阴极）在左侧。
当锂离子在电池单元内来回穿梭时，它们会穿过液体电解质，就像在水池里的游泳者一样。最后，电池内部的隔膜将两边隔开。它允许锂离子通过，但不允许电子通过。
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固态电池用固体电解质取代了液体电解质——那个让锂离子游泳者来回游动的“水池”。
那么为什么要用固体电解质代替液体电解质呢？莱斯说：“我们想去除液体电解质的原因是它很重，成本高，而且易燃——易燃性是一个大问题。”他说，这是因为“电解质实际上是一种液体燃料。”
那么为什么这项技术在吸尘器这样的设备中有用呢？
这一切的要点是，固态电池可能是为戴森吸尘器或未来可能的电动汽车等设备供电的更好方式。莱斯反思道：“优势显然是能量密度，也许还有安全性。”
由于固态电池的能量密度更高，它可以储存更多的电量，这意味着你手中拿着并在家中推动的电动吸尘器可以持续更长时间。“如果你能在无绳吸尘器中提供更多动力，那将是巨大的，”莱斯说。“将这些高能量密度电池用于吸尘器或电动工具非常有意义。”
最终，莱斯并不认为固态电池会必然取代所有类型的电池。例如，人们仍然在遥控器中使用普通碱性电池，而内燃机汽车仍然使用铅酸电池来启动车辆。目前，固态锂离子电池可能最适合为吸尘器等物品供电，然后再将其用于电动汽车等更大件的物品。
他说：“你不可能真正地从电动汽车开始使用固态电池，你会采取第一步，先做吸尘器这样的家用电器。”
