鉅大LARGE | 點擊量：742次 | 2021年05月12日
所謂的“固態(tài)電池革命”，是炒作還是來真的？
汽車電池已經有140年的歷史，在這段漫長的歲月里，研究人員總是喜歡“保密”。因為政府或者私人投資者的要求，研究人員有時會透露一些內情，但在默認規(guī)則下，他們所說的往往只有一半是事實，有時連一半都不到。為何？因為從物理角度看，電池很難研究，想獲得勝利十分不容易，一般來說你沒有什么好講的，假如你真有東西要講，也會很嚴謹很小心。
最近一段時間，電池領域的一些重要人物跑出來大聲疾呼，他們希望電池行業(yè)能夠更透明一些。不是要求行業(yè)全面開放，而是希望大家多分享數據，為電池研究人員供應方便。
新聞報道說，許多公司看起來已經突破之前制造超級電池的重要障礙。假如他們可以解決剩下的問題，比如化學和制造問題，電動汽車的成本將會大幅下降，降到和汽油汽車相同，這是一個里程碑，假如能做到，電動汽車的價格就可以和汽油汽車處在同一水平。所有公司都說，他們的目標是在大約2025年將自己開發(fā)的固態(tài)電池應用于商業(yè)電動汽車。
在固態(tài)電池領域，Solid和QuantumScape已經成為先驅。QuantumScape接下來的目標是實現電池多層化，而Solid正在生產330Wh/kg、20Ah、多層全固態(tài)電池。QuantumScape固態(tài)電池的能量密度達到350Wh/kg，比Solid更高，而且在-30攝氏度下性能良好；Solid固態(tài)電池在-10攝氏度下表現不錯，但在更低的溫度性能如何卻不了解。再看充電速度，Solid電池在室溫下充電15分鐘能恢復50%電量，QuantumScape充電15分鐘恢復80%。有關兩家公司來說，如何大規(guī)模生產顯得更重要。
公布數據相當重要，它涉及到兩項最重要的技術：一是硅陽極，二是純粹的金屬鋰陽極。到目前為止，在這兩大領域還有很多障礙要跨越。假如能夠讓其中一項技術流行起來，電池的能量密度將會大幅提升，如此一來電池成本將會下降，電動汽車的續(xù)航里程將會大大延長。問題在于：優(yōu)秀公司是否已經為開放設定一套標準，在未來的日子里讓自己及其它電池公司遵守？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
單從信息量的角度看，特斯拉算是比較開放的。在去年九月的BatteryDay公布會上，特斯拉介紹了電池研究進展，比如它正在開發(fā)硅陽極，假如成功，電池成本將會下降一半。十一月份，通用宣稱它所開發(fā)的原型金屬鋰陽極已經可以實現充放電循環(huán)500次。不久前，QuantumScape又站出來說，它所開發(fā)的金屬鋰固態(tài)電池在室溫狀態(tài)下可以循環(huán)800次。
最透明的公司應該是SolidPower，它于十二月十日召開公布會，公布一些數據，當中包括一些不好的數據，這種坦誠讓人感動。它所開發(fā)的產品是固態(tài)金屬鋰陽極。
Solid取得什么成就呢？它可以用傳統(tǒng)鋰離子電池生產設備生產出22層20Ah固態(tài)電池。按照Solid的說法，電池的能量密度達到330Wh/kg，比商用鋰離子電池高。QuantumScape也曾說它已經開發(fā)出單層固態(tài)電池，現在它的目標是要讓電池增至100層，而且可以實現商業(yè)生產。
SolidCEODougCampbell在接受采訪時表示，公司的目標是要生產出100Ah電池，在明年年底之前交給汽車客戶，到了2027年希望能將電池裝進電動汽車。DougCampbell還說他會把電池交給獨立第三方實驗室評估，拿到結果之后1個月或者2個月公布。QuantumScape目前沒有這樣的雄心壯志。
有一點很有趣。從DougCampbell公布的幻燈片顯示，在室溫狀態(tài)下（29攝氏度），2Ah電池放電一小時電量下降到10%左右。假如是22層20Ah電池，在高溫狀態(tài)下，數字會更漂亮。有關大型汽車制造商而言，室溫是一條“紅線”，沒有誰愿意給電池新增熱保護裝置，這樣一來成本會新增，也會更復雜。
在社交媒體上，許多專家對DougCampbell公布的信息感到吃驚。一些專家認為，DougCampbell居然公布這樣的數據，真讓人意外，這種做法似乎有悖傳統(tǒng)。當其它電池公司公布新聞稿時，一般不會談論缺陷。
在未來的日子里，Solid會努力提高室溫狀態(tài)下電池的性能。阿貢國家實驗室能量儲存科學合作中心高管VenkatSrinivasan指出，假如Solid做不到，它的固態(tài)電池就無法爭奪更多市場。他說：“假如Solid固態(tài)電池在室溫下表現不好，就只能用在細小的市場，也就是用在溫度更高一些的市場?！?/p>
瑞典汽車制造商ScaniaGroup的電池專家MattLacey認為：“SolidPower遇到了挑戰(zhàn)，雖然它能生產尺寸合適的電芯，但它必須先拿出證據，證明自己的固態(tài)電池可以滿足實際需求，否則電池制造商很難全力支持他們。像電池循環(huán)壽命、安全性雖然重要，但還有周旋的空間，相對來說高功率、低溫下的性能更加重要?！?/p>
DougCampbell則在郵件中回應稱：
“現在大電池仍然無法達到汽車行業(yè)的要求。我們展示的數據證明可以大規(guī)模生產真正的固態(tài)電池，這點讓人興奮，我們用100%可擴展的方法生產實驗室電池，這些電池完全滿足汽車行業(yè)的要求，或者幾乎能滿足要求。我們已經將許多新技術轉向生產線，這是2020年取得的成就。無論是電池能量等級、放電率、循環(huán)壽命，實驗室電池和生產線電池都相同。當然，循環(huán)壽命還要測量，但就眼下來說我們正在朝正確的方向前進?！?/p>
“我們最新的電池設計已經證明，它可以完全滿足汽車行業(yè)的要求，或者接近完全滿足，當中包括充電速度、低溫性能。我們已經找到一條清晰的道路，我們的目標是生產全固態(tài)、多層、可以供電動汽車使用的固態(tài)電池，完全滿足汽車制造商的要求，不是在未來幾年達到目標，而是在2021年達到目標。”
固態(tài)電池沒有液體，不容易起火，而且固態(tài)電池相比傳統(tǒng)電池更薄，能量密度更高，存儲的電量更多。不過NanoOne公司的CEODanBlondal指出，在兩極之間用液體連接更為容易，固態(tài)電池要用固體連接，如何大規(guī)模生產，將它變成商用產品，這才是當前的一大挑戰(zhàn)。
DanBlondal指出：“Solid公司的人似乎已經證明他們可以做到。他們采用一種非常實用的策略，可以用現有方法大規(guī)模生產固態(tài)電池。”他還說現在有許多公司都在尋找辦法大規(guī)模生產固態(tài)電池，有關整個電池行業(yè)來說，大規(guī)模生產就是“圣杯”。
QuantumScape公司也是電池行業(yè)的明星，它的估值一度沖到500億美元，但自從十二月二十二日至今股價已經下跌60%，因為投資者擔心它的固態(tài)電池可能沒有預期那么好，現在QuantumScape的估值約為200億美元。QuantumScape沒有任何營收，它只是剛剛測試過單層原型固態(tài)電池。
倫敦帝國學院（ImperialCollegeLondon）電池專家BillyWu說：“我不怎么相信QuantumScape，在過去的日子里，很多固態(tài)電池來了又走了，真的很難成功。在實驗室造出固態(tài)電池，大規(guī)模生產，二者相隔幾百萬公里?！?/p>
諾貝爾化學獎獲得者StanleyWhittingham指出：“QuantumScape給出的數據很好，我覺得這是真正的突破。現在我們只要制造更大的電池，裝進汽車，那就行了。”
牛津教授PeterBruce認為，公司要在真實環(huán)境下證明固態(tài)電池的能量密度和壽命，不能只是在實驗室證明。他說：“固態(tài)電池的確進步很大，但還有很多問題要解決。只有當固態(tài)電池比鋰離子電池明顯強很多時，汽車公司才會接受它。”
也許固態(tài)電池將會改變我們的時代，也許現在的興奮只是一種錯覺，誰了解呢？
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