快趣直播免费版app下载 - 快趣直播app大全下载最新版本免费安装软件

固態(tài)電池遭遇全球難產(chǎn),鋰電「圣杯」恐怕只是一場(chǎng)夢(mèng)

時(shí)間:2023-05-06 09:13來(lái)源:品玩  作者:光譜
點(diǎn)擊:

 

“固態(tài)電池普及之日,就是燃油車退出歷史舞臺(tái)之時(shí)。”

這是多年前流傳于新能源行業(yè)的一句話。大眾汽車電芯中心負(fù)責(zé)人弗蘭克·布洛梅甚至將固態(tài)電池稱為鋰離子電池的“最終篇章”,和可控核聚變民用化之前的能源設(shè)備終點(diǎn)。

仿佛誰(shuí)能率先造出固態(tài)電池并實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模商業(yè)化,誰(shuí)就將獲得鋰電技術(shù)的“圣杯”,成為能量魔方的解密者,和全球新能源行業(yè)的霸主。

正是在這樣的背景下,全球新能源從業(yè)者、分析師和投資人們都開始瘋狂追逐這一方向。以 QuantumScape、Solid Power 等為代表的美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司,豐田、日產(chǎn)、松下等日本汽車和化工巨頭,以及一些中國(guó)電化學(xué)材料方面的企業(yè),紛紛加入了領(lǐng)域內(nèi)的較量。

QuantumScape(簡(jiǎn)稱QS)是其中的代表性企業(yè),其背后的投資者也是陣容強(qiáng)大,包括大眾汽車集團(tuán)和比爾·蓋茨。QS也不負(fù)眾望,在2020年上市前,QS已經(jīng)驗(yàn)證了他們的單層電池在室溫加壓的情況下,以1C的速率充放電循環(huán)1000次后還可以保持初始儲(chǔ)能量的90%。同時(shí)QS宣布他們已與大眾合作啟動(dòng)生產(chǎn)線的建設(shè),預(yù)計(jì)在2025年可投產(chǎn)。這顆衛(wèi)星直接把QS的股價(jià)推高了10倍。

然而,狂歡之后,越來(lái)越多的人提出質(zhì)疑,畢竟單層電池距離實(shí)際應(yīng)用還非常遙遠(yuǎn),即便技術(shù)問(wèn)題解決了,能否商用化也成問(wèn)題。

QuantumScape 采用的無(wú)機(jī)氧化物固態(tài)電解質(zhì)層,重量是傳統(tǒng)鋰電隔膜的10倍以上,由于固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率低,影響了放電倍率和低溫工況下的性能。該公司不得不在電池正極側(cè)添加不少于20%質(zhì)量的氧化物提供離子電導(dǎo)。

這些非活性物質(zhì)的增加,使得電池的能量密度降低,有行業(yè)資深專家告訴品駕,QuantumScape 電池能量密度難以超過(guò)350Wh/kg,無(wú)法和主流傳統(tǒng)鋰電高端產(chǎn)品水平拉開差距,想要達(dá)到固態(tài)電池理論能量密度的峰值水平,更是難上加難。

事實(shí)上,人們認(rèn)為固態(tài)電池是因?yàn)楣虘B(tài)帶來(lái)的高能量密度是完全錯(cuò)誤的。真正提升電池能量密度的關(guān)鍵在于使用硅或者鋰金屬負(fù)極。這兩種負(fù)極也正在用于液態(tài)電池,以提升能量密度。

另一方面,固態(tài)電池的更高安全級(jí)別同樣經(jīng)不起推敲。人們普遍認(rèn)為,固態(tài)電解質(zhì)絕緣性好,不可燃、不揮發(fā),即便發(fā)生了形變,也不會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)外漏,但物理性能的安全只是電池安全的一個(gè)側(cè)面,其他任何一個(gè)側(cè)面的高危都可能讓固態(tài)等于不安全。

美國(guó)能源部的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),全固態(tài)電池在因?yàn)殇囍бl(fā)短路的溫度比傳統(tǒng)鋰離子電池更高,而熱量的釋放可能會(huì)通過(guò)易燃包裝或者附近的其他材料而起火;并且當(dāng)固態(tài)電解質(zhì)層因?yàn)楦鞣N原因而完整性受損的時(shí)候,反應(yīng)更是會(huì)釋放巨大的熱量。有趣的是,QuantumScape公司的萬(wàn)圣節(jié)活動(dòng)上,連續(xù)很多年都會(huì)有人假扮成一個(gè)鋰枝晶形狀的怪物。


鋰枝晶

更值得人們關(guān)注的是,QuantumScape 采用的氧化物片電解質(zhì)硬度太高,不得不增加凝膠電解質(zhì)來(lái)改善界面,而這樣做將會(huì)降低固態(tài)電池的本征安全性。尤其是其氧化物片由于金屬鋰沉積的臨界電流密度很小,在未來(lái)使用中將很容易發(fā)生短路。

QuantumScape 在去年年底也對(duì)電池安全含糊其辭,當(dāng)時(shí)該公司勉強(qiáng)造出了首批原型固態(tài)電池并交付給汽車客戶,創(chuàng)始人、CEO 兼董事長(zhǎng) Jagdeep Singh 提到這批電池產(chǎn)品的可靠性方面“仍有很大提升空間”。


QuantumScape CEO Jagdeep Singh圖片來(lái)源:金融時(shí)報(bào)

不僅如此,量產(chǎn)也仍有許多問(wèn)題沒(méi)有解決。雖然氧化物基電解質(zhì)這種材料在空氣中具有更好的穩(wěn)定性,但對(duì)制造工藝要求很高,需要800攝氏度以上的高溫?zé)Y(jié)才可以致密成型,對(duì)于大尺寸、超薄和無(wú)缺陷的陶瓷制備工藝有著極高的要求,對(duì)電池規(guī)�;圃鞄�(lái)了更大的挑戰(zhàn)。

在生產(chǎn)環(huán)境和原材料純度方面,全固態(tài)電池的要求更是比傳統(tǒng)鋰電更高。批量生產(chǎn)大尺寸的電解質(zhì)薄膜可能存在困難,因此全固態(tài)電池的量產(chǎn)初期或只能小規(guī)模生產(chǎn),用于一些對(duì)于成本容忍度更高的領(lǐng)域。韓國(guó)新能源研究機(jī)構(gòu) SNE報(bào)告指出,即便到了量產(chǎn)階段,全固態(tài)電池的成本至少也是鋰離子電池的兩倍,跟新能源汽車行業(yè)追求的“降本”背道而馳。

固態(tài)電池的狂歡盛宴里,最聰明的資本最先冷靜下來(lái)。同樣在去年底,摩根士丹利分析師Adam Jonas發(fā)布研報(bào),將QS評(píng)級(jí)從“持股觀望”下調(diào)至“減持”,并將目標(biāo)價(jià)從12美元下調(diào)至僅4美元,創(chuàng)華爾街新低。原因包括規(guī)�;瞳@得整車廠認(rèn)可的時(shí)間線的不確定性,以及公司面臨更困難的融資環(huán)境。Adam Jonas表示,雖然固態(tài)電池可能仍然代表著能源存儲(chǔ)的未來(lái),但事實(shí)證明,實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的道路比我們和市場(chǎng)預(yù)期的更困難,也更遙遠(yuǎn)。

由于市值也不斷脫水,股價(jià)從高位的132美元跌至今天的7美元,QS公司也開始裁員,似乎進(jìn)入了 Gartner 技術(shù)成熟度曲線的“泡沫破裂谷底期”。結(jié)果,環(huán)繞在這匹曾經(jīng)的黑馬周圍的泡沫,開始崩塌。

在QS仍然在技術(shù)和資本的雙難中苦苦掙扎的同時(shí),美國(guó)新能源汽車品牌菲斯克已經(jīng)宣布放棄研發(fā)固態(tài)電池的計(jì)劃,轉(zhuǎn)而推出搭載液態(tài)鋰離子電池的普通電動(dòng)車。許多人或許還記得2018年,該公司就表示將在數(shù)月之內(nèi)量產(chǎn)固態(tài)電池。如今該公司創(chuàng)始人只能用這樣的解釋來(lái)掩蓋當(dāng)初的尷尬,“固態(tài)電池是一種這樣的技術(shù),當(dāng)你覺(jué)得你已經(jīng)完成了90%,幾乎達(dá)到目標(biāo)時(shí),然后你意識(shí)到剩下的10%比前面的90%困難得多。”

豐田的固態(tài)電池故事里跳票是個(gè)關(guān)鍵詞。在新能源方面一直押注油電混動(dòng)路線,導(dǎo)致純電技術(shù)落后的豐田,一直希望通過(guò)提早布局固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)行超車。其布局固態(tài)電池最早可以追溯到2008年,當(dāng)時(shí)該公司宣布和英國(guó)創(chuàng)業(yè)公司伊利卡 (Ilika) 合作共同研發(fā)固態(tài)電池材料。

10年過(guò)去了,豐田在固態(tài)電池上的合作伙伴少說(shuō)也有了七八家,甚至連這方面的專利都已經(jīng)累積到了1300多項(xiàng),數(shù)量遙遙領(lǐng)先,是排名2-5的四家日韓企業(yè)的相加之和,可惜的是技術(shù)到量產(chǎn)的難度不亞于一次西天取經(jīng)。在前年一場(chǎng)名為“2030電池戰(zhàn)略會(huì)”的活動(dòng)上,豐田表示在高能量密度的全固態(tài)電池方面研發(fā)進(jìn)展不樂(lè)觀,在合適的硫化物電解質(zhì)材料這一關(guān)鍵課題上一直未能破局。

圖片
圖片來(lái)源:豐田

在技術(shù)困難無(wú)法攻克的背景下,豐田不得不一再推遲全固態(tài)產(chǎn)品的量產(chǎn),其2019年就表示,將在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)時(shí)推出一款搭載固態(tài)電池的新能源車型,然而即便奧運(yùn)會(huì)推遲了一年,給了豐田更多的時(shí)間,消費(fèi)者仍然未能等到固態(tài)電池搭載車型。同時(shí)在商業(yè)化方面選了一條令人扶額的路線:將固態(tài)電池技術(shù)優(yōu)先投放混動(dòng)汽車產(chǎn)品,而非面向純電車型一步到位。

考慮到電動(dòng)化,特別是純電化在中國(guó)已經(jīng)形成了不可阻擋的趨勢(shì),燃油車的黃昏壯麗,純電車型的曙光刺眼,讓非增程混動(dòng)車型的市場(chǎng)前景一片黯淡。加之豐田本身的車輛技術(shù)迭代周期太長(zhǎng),普遍達(dá)到4-5年;其唯一的一輛純電車型 bZ4X 初戰(zhàn)告捷,又遭遇大規(guī)模召回(盡管是非電池原因),在前幾天終于官宣項(xiàng)目徹底停產(chǎn)。

豐田的決策,再次令人感受到了這家日本汽車巨頭在新能源時(shí)代的無(wú)所適從,盡管豐田表示要在2025年前推出固態(tài)電池。但“狼來(lái)了的故事”使人不得不降低對(duì)其在固態(tài)電池技術(shù)上的預(yù)期。

留給豐田兌現(xiàn)承諾的時(shí)間或許已經(jīng)不多,在剛剛過(guò)去的上海車展寧德時(shí)代已經(jīng)發(fā)布了凝聚態(tài)電池,最高500Wh/kg的高比能、高安全,關(guān)鍵在今年就可量產(chǎn)。因此更大的可能是,凝聚態(tài)裝車后,固態(tài)電池或許將徹底失去商業(yè)化可能性。

如今固態(tài)電池這個(gè)曾被萬(wàn)眾期待的終極電池技術(shù),已經(jīng)難再撐得起燃油車“終結(jié)者”、鋰電“圣杯”的名號(hào)。它看起來(lái)越來(lái)越像一群人在錯(cuò)誤的技術(shù)路線上,共同做了一場(chǎng)夢(mèng)。

然而夢(mèng)醒時(shí)分已到。

 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 固態(tài)電池 鋰電
免責(zé)聲明:本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn),與中國(guó)電池聯(lián)盟無(wú)關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí),對(duì)本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾,請(qǐng)讀者僅作參考,并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來(lái)源:XXX(非中國(guó)電池聯(lián)盟)”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請(qǐng)?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行,以便我們及時(shí)處理。
QQ:503204601
郵箱:[email protected]
猜你喜歡
專題
相關(guān)新聞
本月熱點(diǎn)
歡迎投稿
聯(lián)系人:王女士
Email:cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時(shí)用@替換#
電話:010-56284224
在線投稿
微信公眾號(hào)