“智子锁死”固态电池?
作者丨王小西
责编丨崔力文
编辑丨别致
资本的游戏,结束了吧。
对于狂欢了几年的固态电池,也许真到了“一场游戏一场梦……”的梦醒时分。特别是这次上海车展,宁德时代推出凝聚态电池(Condensed Battery)后,固态电池更显尴尬。
固态电池的兴起,离不开资本的推波助澜。如今资本退潮,像QuantumScape(简称QS)的股价从最高132美元跌至目前的5.94美元附近,其他的选手也不乐观。
比如种子选手丰田,点错科技树后,在硫化物固态电池方向的孤行,似乎也到了《三体》中那种“智子锁死”的时刻。
很早我就在《半固态电池,可能就是电动车的终点》里说过,半固态电池会是固态电池研发的终局。现在看来,这个判断没什么错。宁德时代就是这么干的。
不管怎么说,必须敬畏和尊重物理化学常识。讲故事的资本再无法无天,也不能违背客观规律。否则,就像通胀就是通胀,美联储的所有谎言,都有被揭穿、信用货币崩塌的一天。
01
固态本就违背常识
曾经被业内大喊“狼来了”的固态电池,作为锂电池技术的“圣杯”,毋庸置疑,曾是资本和企业追逐的方向。
这些年,大众汽车集团和比尔·盖茨积极入股的美国创业公司QuantumScape、Solid Power等是这条路线的代表,丰田、日产、松下等日系巨头,以及中国电池方面的很多企业,也纷纷加入战局。
好消息似乎接踵而至。一会儿就要量产了,一会儿有新的突破,然而都是“只听楼梯响,不见人下来”,量产时间不断在推后。都想成为全球新能源行业新的霸主,但是,技术发展是一步一步的,饭是一口一口吃的。
就拿QS来说,上市后的股价曾经“飞上天”,股价最高达到132美元。2020年上市前,QS说自己验证了单层电池在室温加压的情况下,以1C的速率充放电循环1000次后还可以保持初始容量的90%。
随后,QS在2020年四季报中首次公布了30x30mm的4层电池,测试结果与一层电池功能接近,保持了近800次循环后超过90%的容量。并且,QS还宣布已与大众合作启动生产线的建设,预计在2025年可投产。这颗卫星直接把QS的股价推高了10倍。
前景似乎无限光明。然而,上市的狂欢之后,越来越多“击鼓传花”的投资者清醒过来,提出质疑,毕竟,即便技术问题解决了,能否量产也成问题啊。而且成本方面,也成为固态电池最大的BUG。
再者,固态电池想要达到理论能量密度的500Wh/kg峰值水平,拉开与目前主流传统锂电池理论上限水平350Wh/kg的距离,看来更是难上加难。而固态电池因为固态能带来高能量密度、拥有“更高安全级别”的说法,也都是靠不住的。
QS在去年年底也对电池安全含糊其辞,当时该公司勉强造出了首批原型固态电池并交付给汽车客户,创始人、CEO兼董事长印度人Jagdeep Singh提到这批电池产品的可靠性方面“仍有很大提升空间”。
而且,据之前美国能源部的一项研究发现,全固态电池在因为锂枝晶引发短路的温度比传统锂离子电池更高,而热量的释放可能会通过易燃包装或者附近的其他材料而起火。另外,当固态电解质层因为各种原因而完整性受损的时候,更是会释放巨大的热量。
此外,QS采用的氧化物固态电解质(陶瓷)硬度太高,不得不增加凝胶电解质来改善界面,而这样做将会降低固态电池的本征安全性。尤其是陶瓷电解质片由于金属锂沉积的临界电流密度很小,在未来使用中将很容易发生短路。
各种难点汇集起来,就成了固态电池跨不过去的“天堑”。而半固态电池的优势,就凸显出来了。像宁德时这次代发布的凝聚态电池,除了量产的速度快,最主要优点之一就是高能量密度,单体能量密度达到500Wh/kg,突破了目前主流材料体系的天花板。
虽然宁德时代表示,凝聚态电池“不是固态电池,也不是半固态电池”。不过,在我看来(业内很多人也是这么认为),由于其电解液是一种半固态化的胶质状态,还是算半固态电池。如果能落地铺开,这将很可能成为固态电池的终极形态。
当然,宁德时代也是惯于造势的主,说是今年能量产,实际落地情况咋样还两说。毕竟,它说的混装钠离子电池,也是“只见楼梯响”,要等奇瑞iCAR品牌的首款新车iCAR 03量产上市才能有清晰的面目。
从原理上来说,凝聚态电池的特性在于,电解液本身的高粘性使得流动性降低,能提高动力电池整体的安全性能,避免传统液态锂离子电池热失控的风险,“看起来很美”,实际怎么样,还是需要科学的、量产的验证。
虽说大众汽车电芯中心负责人弗兰克·布洛梅(Frank Blome)将固态电池称为锂离子电池的“终结者”,以及可控核聚变民用化之前的能源设备终点,仿佛印第安纳琼斯苦苦寻找的“圣杯”,一旦得手,就能成为能量魔方的解密者,和全球新能源行业的霸主。但如今看来,这个故事堪比漫威宇宙,吃瓜就好。
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