鉅大LARGE | 點擊量：524次 | 2022年11月30日
大眾一億美元落注的固態電池能終結三元鋰電池嗎?
前幾天，大眾宣布向電池技術公司QuantumScape投資1億美元。作為電池行業的新興企業，成立于2010年的QuantumScape有著相當雄厚的背景。比如它是斯坦福大學的衍生公司，擁有200多項固態電池技術專利和專利申請量。
按大眾計劃，他們將成為QuantumScape的最大股東，并將會加入QuantumScape董事會，說明大眾對技術的掌控力要求很高。大眾還表示，計劃與QuantumScape組建合資公司，讓生產固態電池的技術達到產業標準，以便在2025年建成一條固態電池生產線。
花大手筆在固態電池上的不僅僅是大眾一家，去年底寶馬也提出與美國固態電池商SolidPower達成戰略合作，雖然未公布投資金額，但提出將會在技術共享的前提下加快固態電池的研發和產出。不久前，SolidPower公司又完成了A輪2000萬美元融資，前景一片大好。
其他科技巨頭也不甘落后。
比如今年3月份，包括三星、戴森等科技業巨頭集體向一家初創公司IonicMaterials投資6500萬美元，而這家公司只在固態電池方面有尚佳表現。美國戴森公司可能覺得這還不夠，大手筆的他們還計劃投資10億英鎊用于研究固態電池技術，早期他們還以9000萬美元收購了固態電池公司Sakti3。
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傳統電池市場目前主要被松下、日本電氣（NEC）等日本公司，LG、三星等韓國公司，比亞迪、寧德時代等中國公司占據，但固態電池市場還有待開發。
這也讓一眾汽車企業和科技企業對此大為看好，畢竟大家都想要擺脫傳統豪強的束縛，不被扼住命運喉嚨的前提下，多從新能源市場分一杯羹。
固態電池是未來，三元鋰電池是現在
固態電池前景一片大好，但它對于我們來說卻還很陌生。
因為現在聽到最多的還是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，特別是后者市場需求非常火爆。比如特斯拉、寶馬i3都是配備的這類電池；國內市場，像江淮、比亞迪、北汽等廠家也開始將旗下原本使用磷酸鐵鋰電池的車型換裝三元鋰電池。
三元鋰電池之所以如此火爆是因為它有著很高的能量密度，循環性能和一致性也要好于磷酸鐵鋰電池。舉例來說，特斯拉的三元鋰電池能量密度已經達到330Wh/kg，這比還在100Wh/kg波動而且上限很低的磷酸鐵鋰電池有明顯優勢。
從今年4月份工信部公布的《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄（2018年第3批）》報告看，304款新能源車型配備三元鋰電池的車型占比高達53%，首次對磷酸鐵鋰電池實現反超（后者為36%），大有“改朝換代”的意思。
另外，三元鋰電池在輕量化方面也要好于磷酸鐵鋰電池。
以比亞迪E5為例，磷酸鐵鋰電池版本電池容量為52kWh，重量517kg，續航350公里。換裝后的三元鋰電池電池容量達到61kWh，重量反倒降低至444kg，續航也升至400公里。你看，現如今各大廠家都在和輕量化死磕，比亞迪通過此方式減輕了73kg的重量，成效大大的。
不過三元鋰電池也并非完物，比如它的安全性就一直受到質疑。特別是三元鋰電池熱穩定性較差，燃燒溫度在300℃以下，而且因為會分解出氧分子，起火后很難控制，比如特斯拉今年以來發生的幾件起火事件，消防員都沒能及時將火勢制止，就是三元鋰電池的“鍋”了。
去年在奧地利發生的TeslaModelS撞擊起火事故，當地消防更是出動了35位消防員和5部車輛才順利將火勢安全撲滅。據消防員稱，必須將TeslaModelS的高性能電池組電線切除后，才能順利控制火勢，不然車輛將不斷燃燒。
相比之下，磷酸鐵鋰電池的燃燒點高達700-800℃，而且不會分解出氧分子，安全性要高得多。正是基于安全性考慮，在中國，搭載三元鋰電池的客車一度無法進入工信部新能源汽車推薦車型目錄。
2016年，源于2015年12月份香港發生的一起采用三元材料動力電池的電動大巴發生著火爆炸事件。經中國化學與物理電源行業協會與工信部、中汽協等部門和機構商定，特指商用車中的客車暫停使用三元材料動力鋰電池。這在當時是很轟動的一件事。
所以除文章開頭我們提到的壟斷原因，固態電池還因為能量密度、安全性和體積等優勢，在行業看來是非常有前景的一類電池產品。
固態電池真有這么神奇？
日期，豐田公布了全固態電池的框架，作為松下的親密合作伙伴，他們計劃于2020年起實現商業化，彼時，豐田會將全固態電池的功率密度提高至400Wh/L，這比現今傲視群雄的特斯拉還要雄壯威武！剛剛宣布與豐田就混動技術合作的吉利，未來或許還有機會趕上這波福利呢。
固態電池可以使用金屬鋰來做負極取代石墨負極，而金屬鋰的容量是石墨容量的10倍，這就是固態電池神奇的玄機。
在安全性上，固態電池也有明顯優點。現在的鋰離子電池基本都是“石墨做負極，中間液體電解質，含鋰過渡金屬氧化物做正極”的模式。但由于使用了可燃的有機溶劑做電解質，安全性一直不穩定。相比之下，固態電池由于中間的電解質是固態，局部發生短路的時候，只會發生聚合物熔化，而且熔化以后可成為絕緣體，所以不存在燃燒、泄露和爆炸等問題了。
在輕量化上，固態電池也是一把好手。單就電池結構對比，三元鋰電池的基本結構為正極、負極、電解液、隔膜與結構殼體等。而固態電池則省去了其中的隔膜和電解液等，會更小更輕。
比如特斯拉的85kWh電池組質量達到了900kg，而SeeoInc公司生產的相同容量的電池組重量只有323kg。另外他們還展示過一款50kWh，重量為190kg的電池產品，相當有誘惑力。
比亞迪E5磷酸鐵鋰電池版本重量為517kg，而SeeoInc則為150kg，差距太明顯了。
不過固態電池仍然有亟待解決的問題。
不久前德國能源與氣候研究院發布研究論文稱，固態電池的充電效率并不比當前的鋰電池高很多，在同能量密度下，固態電池的充電時間也要1小時左右，但當前的鋰電池充電時間也差不多。
另外在電池壽命方面，固態電池在完整充放電500次之后還能保持84%的使用壽命，數據同樣與當前的電池技術基本相符。
雖然曾經視特斯拉為死對頭的Fisker在年初申請了一項“充電1分鐘，續航800公里”的固態電池專利，但他們可是采用了三維電極設計（表面積是普通固態電池薄膜電極的25倍），只能說這還是轉載專利階段的一項技術而已。
除此外，由于固-固界面相容性等一系列科學問題亟待解決，以及固體電解質規模制備技術不成熟等原因，至今尚未有商業化的高能量密度固態電池問世。這也是開頭提到的，為什么大眾會特意指明“讓生產固態電池的技術達到產業標準”的原因之一。
比大眾更為謹慎的是博世。事實上上文提到的SeeoInc公司在去年被大眾收購了。但博世在今年3月份就提到將放棄固態電池的量產計劃，重新投入到鋰離子電池技術的研發中。
按他們的說法，雖然仍會研發固態電池，但不會自行制造，因為投入量產固態電池的風險太高了。
如果說磷酸鐵鋰電池是“以前”（當然它現在的市場份額依然很大），三元鋰電池是“現在”，那么固態電池就是“未來”。
現如今汽車市場講究概念先行，賣了不到兩千輛的蔚來汽車市值都能超過長城汽車，特斯拉市值更能跑在通用汽車的前頭，誰都說不好下一波富翁會出現在哪里。泡沫也好，實力所然也好，固態電池我們多少還是應該關注下，你說是吧！
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