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所謂的"固態電池革命",是炒作還是來真的?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年08月04日  

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,他們希望電池行業能夠更透明一些。不是要求行業全面開放,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年將自己開發的固態電池應用于商業電動汽車。


在固態電池領域,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、多層全固態電池。QuantumScape固態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,電動汽車的續航里程將會大大延長。問題在于:優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?


單從信息量的角度看,TSLA算是比較開放的。在去年九月的BatteryDay公布會上,TSLA介紹了電池研究進展,比如它正在開發硅陽極,假如成功,電池成本將會下降一半。十一月份,通用宣稱它所開發的原型金屬鋰陽極已經可以實現充放電循環500次。不久前,QuantumScape又站出來說,它所開發的金屬鋰固態電池在室溫狀態下可以循環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。它所開發的產品是固態金屬鋰陽極。


Solid取得什么成就呢?它可以用傳統鋰電池生產設備生產出22層20Ah固態電池。按照Solid的說法,電池的能量密度達到330Wh/kg,比商用鋰電池高。QuantumScape也曾說它已經開發出單層固態電池,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。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,它的固態電池就無法爭奪更多市場。他說:"假如Solid固態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。"


瑞典汽車制造商ScaniaGroup的電池專家MattLacey認為:"SolidPower遇到了挑戰,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。"


DougCampbell則在郵件中回應稱:


"現在大電池仍然無法達到汽車行業的要求。我們展示的數據證明可以大規模生產真正的固態電池,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、循環壽命,實驗室電池和生產線電池都相同。當然,循環壽命還要測量,但就眼下來說我們正在朝正確的方向前進。"


"我們最新的電池設計已經證明,它可以完全滿足汽車行業的要求,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、多層、可以供電動汽車使用的固態電池,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。"


固態電池沒有液體,不容易起火,而且固態電池相比傳統電池更薄,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,固態電池要用固體連接,如何大規模生產,將它變成商用產品,這才是當前的一大挑戰。


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模生產固態電池。"他還說現在有許多公司都在尋找辦法大規模生產固態電池,有關整個電池行業來說,大規模生產就是"圣杯"。


QuantumScape公司也是電池行業的明星,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,很多固態電池來了又走了,真的很難成功。在實驗室造出固態電池,大規模生產,二者相隔幾百萬公里。"


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,公司要在真實環境下證明固態電池的能量密度和壽命,不能只是在實驗室證明。他說:"固態電池的確進步很大,但還有很多問題要解決。只有當固態電池比鋰電池明顯強很多時,汽車公司才會接受它。"


也許固態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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