對于狂歡了幾年的固態(tài)電池,也許真到了“一場游戲一場夢……”的夢醒時分。特別是這次上海車展,寧德時代推出凝聚態(tài)電池(Condensed Battery)后,固態(tài)電池更顯尷尬。
固態(tài)電池的興起,離不開資本的推波助瀾。如今資本退潮,像QuantumScape(簡稱QS)的股價從最高132美元跌至目前的5.94美元附近,其他的選手也不樂觀。
比如種子選手豐田,點(diǎn)錯科技樹后,在硫化物固態(tài)電池方向的孤行,似乎也到了《三體》中那種“智子鎖死”的時刻。
很早我就在《半固態(tài)電池,可能就是電動車的終點(diǎn)》里說過,半固態(tài)電池會是固態(tài)電池研發(fā)的終局。現(xiàn)在看來,這個判斷沒什么錯。寧德時代就是這么干的。
不管怎么說,必須敬畏和尊重物理化學(xué)常識。講故事的資本再無法無天,也不能違背客觀規(guī)律。否則,就像通脹就是通脹,美聯(lián)儲的所有謊言,都有被揭穿、信用貨幣崩塌的一天。
固態(tài)本就違背常識
曾經(jīng)被業(yè)內(nèi)大喊“狼來了”的固態(tài)電池,作為鋰電池技術(shù)的“圣杯”,毋庸置疑,曾是資本和企業(yè)追逐的方向。
這些年,大眾汽車集團(tuán)和比爾·蓋茨積極入股的美國創(chuàng)業(yè)公司QuantumScape、Solid Power等是這條路線的代表,豐田、日產(chǎn)、松下等日系巨頭,以及中國電池方面的很多企業(yè),也紛紛加入戰(zhàn)局。
好消息似乎接踵而至。一會兒就要量產(chǎn)了,一會兒有新的突破,然而都是“只聽樓梯響,不見人下來”,量產(chǎn)時間不斷在推后。都想成為全球新能源行業(yè)新的霸主,但是,技術(shù)發(fā)展是一步一步的,飯是一口一口吃的。
就拿QS來說,上市后的股價曾經(jīng)“飛上天”,股價最高達(dá)到132美元。2020年上市前,QS說自己驗(yàn)證了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容量的90%。
隨后,QS在2020年四季報中首次公布了30x30mm的4層電池,測試結(jié)果與一層電池功能接近,保持了近800次循環(huán)后超過90%的容量。并且,QS還宣布已與大眾合作啟動生產(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的股價推高了10倍。
前景似乎無限光明。然而,上市的狂歡之后,越來越多“擊鼓傳花”的投資者清醒過來,提出質(zhì)疑,畢竟,即便技術(shù)問題解決了,能否量產(chǎn)也成問題啊。而且成本方面,也成為固態(tài)電池最大的BUG。
再者,固態(tài)電池想要達(dá)到理論能量密度的500Wh/kg峰值水平,拉開與目前主流傳統(tǒng)鋰電池理論上限水平350Wh/kg的距離,看來更是難上加難。而固態(tài)電池因?yàn)楣虘B(tài)能帶來高能量密度、擁有“更高安全級別”的說法,也都是靠不住的。
QS在去年年底也對電池安全含糊其辭,當(dāng)時該公司勉強(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兼董事長印度人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”。
而且,據(jù)之前美國能源部的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),全固態(tài)電池在因?yàn)殇囍бl(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通過易燃包裝或者附近的其他材料而起火。另外,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候,更是會釋放巨大的熱量。
此外,QS采用的氧化物固態(tài)電解質(zhì)(陶瓷)硬度太高,不得不增加凝膠電解質(zhì)來改善界面,而這樣做將會降低固態(tài)電池的本征安全性。尤其是陶瓷電解質(zhì)片由于金屬鋰沉積的臨界電流密度很小,在未來使用中將很容易發(fā)生短路。
各種難點(diǎn)匯集起來,就成了固態(tài)電池跨不過去的“天塹”。而半固態(tài)電池的優(yōu)勢,就凸顯出來了。像寧德時這次代發(fā)布的凝聚態(tài)電池,除了量產(chǎn)的速度快,最主要優(yōu)點(diǎn)之一就是高能量密度,單體能量密度達(dá)到500Wh/kg,突破了目前主流材料體系的天花板。
雖然寧德時代表示,凝聚態(tài)電池“不是固態(tài)電池,也不是半固態(tài)電池”。不過,在我看來(業(yè)內(nèi)很多人也是這么認(rèn)為),由于其電解液是一種半固態(tài)化的膠質(zhì)狀態(tài),還是算半固態(tài)電池。如果能落地鋪開,這將很可能成為固態(tài)電池的終極形態(tài)。
當(dāng)然,寧德時代也是慣于造勢的主,說是今年能量產(chǎn),實(shí)際落地情況咋樣還兩說。畢竟,它說的混裝鈉離子電池,也是“只見樓梯響”,要等奇瑞iCAR品牌的首款新車 iCAR 03量產(chǎn)上市才能有清晰的面目。
從原理上來說,凝聚態(tài)電池的特性在于,電解液本身的高粘性使得流動性降低,能提高動力電池整體的安全性能,避免傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險,“看起來很美”,實(shí)際怎么樣,還是需要科學(xué)的、量產(chǎn)的驗(yàn)證。
雖說大眾汽車電芯中心負(fù)責(zé)人弗蘭克·布洛梅(Frank Blome)將固態(tài)電池稱為鋰離子電池的“終結(jié)者”,以及可控核聚變民用化之前的能源設(shè)備終點(diǎn),仿佛印第安納瓊斯苦苦尋找的“圣杯”,一旦得手,就能成為能量魔方的解密者,和全球新能源行業(yè)的霸主。但如今看來,這個故事堪比漫威宇宙,吃瓜就好。
“智子鎖死”?
“那些希望將固態(tài)電池商業(yè)化的公司才剛剛到達(dá)山頂?shù)囊话?。”這是專門研究固態(tài)電池30多年的東京工業(yè)大學(xué)(Tokyo Institute of Technology)教授菅野良治(Ryoji Kanno)的態(tài)度。
不僅如此,各路宣稱固態(tài)電池量產(chǎn)時間確定的,也不斷在打各種折扣。畢竟,生產(chǎn)環(huán)境和原材料純度方面,全固態(tài)電池的要求比傳統(tǒng)鋰電更高。韓國新能源研究機(jī)構(gòu) SNE報告指出,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2倍,跟新能源汽車行業(yè)追求的“降本”背道而馳。
基于同樣原因,去年11月10日,摩根士丹利分析師Adam Jonas發(fā)布研報,將QS評級從“持股觀望”下調(diào)至“減持”,并將目標(biāo)價從12美元下調(diào)至僅4美元,現(xiàn)在的股價已經(jīng)相當(dāng)于做了完美的驗(yàn)證。
當(dāng)時,Adam Jonas表示,“雖然固態(tài)電池可能仍然代表著能源存儲的未來,但事實(shí)證明,實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的道路比我們和市場預(yù)期的更困難,也更遙遠(yuǎn)。”而今,QS似乎真的進(jìn)入了 Gartner 技術(shù)成熟度曲線的“泡沫破裂谷底期”。
而在QS股價崩塌的同時,堅(jiān)定的固態(tài)電池前行者豐田,其宏大敘事也到了難以為繼的程度?!疤薄背蔀殛P(guān)鍵詞。盡管豐田表示要在2025年前推出固態(tài)電池。但喊多“狼來了”,純電產(chǎn)品“驗(yàn)證碼”和BZ3的尷尬,都讓人不得不降低對其在固態(tài)電池技術(shù)上的預(yù)期。
豐田布局固態(tài)電池最早可以追溯到2008年,當(dāng)時該公司宣布和英國創(chuàng)業(yè)公司伊利卡(Ilika)合作共同研發(fā)固態(tài)電池材料。如今,豐田的合作伙伴也有了七八家,甚至連固態(tài)電池相關(guān)專利都已經(jīng)累積到1300多項(xiàng),數(shù)量遙遙領(lǐng)先,等于其他四家日韓企業(yè)之和,可惜的是,從技術(shù)到量產(chǎn)的“鴻溝”還是無法跨越。
在2021年9月的一場名為“2030電池戰(zhàn)略會”的活動上,豐田就很實(shí)誠地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。
在技術(shù)困難無法攻克的背景下,豐田不得不一再推遲全固態(tài)產(chǎn)品的量產(chǎn),2019年說的將在東京奧運(yùn)會推出的一款搭載固態(tài)電池的新能源車型,即便奧運(yùn)會推遲了一年,消費(fèi)者仍然未能等來。
今年早些時候,外媒NIKKEI ASIA的報道中,豐田首席技術(shù)官前田正彥(Masahiko Maeda)表示,“坦率地說,情況并不樂觀?!币?yàn)椋聦?shí)證明,硫化物固態(tài)電池的開發(fā)非常復(fù)雜,對于液態(tài)電解質(zhì),所需要的只是浸入電極,但是固體電解質(zhì)則需要特殊的技術(shù)粘合材料,一句話,難弄。
止步的,不僅是豐田。3月份,本田汽車首席執(zhí)行官三部敏宏(Toshihiro Mibe)在美國參加活動時表示,就目前而言,生產(chǎn)電動汽車的成本要比傳統(tǒng)燃油汽車的成本高出40%,固態(tài)電池最終將有助于電動汽車擁有更親民的售價。
但是,投產(chǎn)固態(tài)電池計(jì)劃的成本很高,因此本田需要確保市場已經(jīng)做好準(zhǔn)備才會推進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)?!吧a(chǎn)這種電池需要大量投資,所以我們必須判斷時機(jī),決定什么時候投資生產(chǎn)這種電池。這非常困難?!?/p>
本田正在制定自己的固態(tài)電池計(jì)劃,并已與通用汽車進(jìn)行了討論,也正與韓國合作伙伴LG新能源(LG Energy Solution)合作開發(fā)另一種固態(tài)電池。但三部敏宏認(rèn)為,固態(tài)技術(shù)的大規(guī)模消費(fèi)可能需要幾年的時間,而且很難確定何時需要增產(chǎn)。
所以,固態(tài)電池的狂歡盛宴里,最聰明的資本最先冷靜下來,就像L4級自動駕駛的狂歡同樣不再一樣,罔顧物理和化學(xué)常識的資本,嘗到了被“狠狠打臉”的滋味。
2021年,美國“造車新勢力”菲斯克就宣布放棄研發(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車。
其創(chuàng)始人無奈地接受了當(dāng)初雄心勃勃的尷尬,“固態(tài)電池是一種這樣的技術(shù),當(dāng)你覺得你已經(jīng)完成了90%,幾乎達(dá)到目標(biāo)時,然后你意識到剩下的10%比前面的90%困難得多?!?/p>
當(dāng)然,說寧德時代的凝聚態(tài)電池成為固態(tài)電池的“終結(jié)者”也許還為時尚早,畢竟,只有凝聚態(tài)電池實(shí)際裝車,運(yùn)行平穩(wěn),大規(guī)模鋪開,成本優(yōu)勢才會讓固態(tài)電池徹底失去商業(yè)化可能性。
只是,如今全固態(tài)電池這個曾被萬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,看起來越來越像《三體》中“智子鎖死”后的一場夢。
如今,想讓業(yè)內(nèi)確信,得讓這些“畫餅”落到實(shí)處才行。
來源:汽車公社
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