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销售额为0，市值超过1000亿元，这不是神话，而是一家美国固态电池企业Quantum Scape（简称QS）创造的奇迹。
这家企业在2020年11月借壳上市，登陆美国纽交所，股价最高时，市值一度超过3000亿元，被股民称为电池领域的一支妖股。
QS为何如此受资本追捧？固态电池的时代来了吗？产业化真实进展究竟如何？
01 资本狂欢的背后
锂电池是打开电动车时代大门的钥匙。
自2008年锂电池应用于新能源汽车以来，动力电池的能量密度已经由最初的100Wh/kg提高到250Wh/kg。当前技术体系下，动力电池能量密度无法一直提升，能量密度和安全是博弈的两端。
这两年，频发的电动车起火事故正敲响警钟，动力电池能量密度正在迫近极限。行业普遍认为，300Wh/kg的能量密度将是液态电解质锂电池的天花板。
而固态电池正是打破限制，让电池能量密度、安全性更上一层楼的关键。QS高市值的背后，是市场对下一代动力电池技术的期待。
这家成立于2010年的初创公司，得到了大众集团、上汽集团、大陆集团和比尔·盖茨等优质资本的支持，被认为是最接近量产的固态电池创新企业。
固态电池核心技术难点在于电解质。
电解质是锂离子传输的重要媒介，对电池性能至关重要。目前，市场上主流的固态电池按电解质的不同可分为三种类型：聚合物、硫化物和氧化物。基于不同技术体系的固态电解质材料，各具优势和挑战。
其中，氧化物材料的柔韧性比较差，界面接触较差，会导致界面阻抗增加；聚合物则存在着导电率过低的问题，比现在液态电解质的导电率低4-5个数量级；硫化物固态电池则面临电解质对空气敏感、制造条件苛刻、原材料昂贵、规模化生产技术不成熟等问题。
QS声称，他们已经解决了电解质难题。2015年左右，QS发现了一种可以规避上述种种弊端的材料，并花费5年时间来研究如何有效生产这种材料。按照QS的表述，这种材料已经被生产出来，从根本上解决了阻碍固态电池商业化的基础科学难题。
目前，QS以担心被竞争对手窃取为由，拒绝详细透露其固态电解质材料。
尽管如此，电池专家、前特斯拉联合创始人J.B.Straubel给予了QS极高的评价：“Quantum Scape有机会重新定义电池行业。”
然而，想重新定义电池行业不止QS一家。在这场角逐中，传统电池巨头、车企、初创电池企业都牟足了劲。
行业普遍分析，2025年将是固态电池真正落地的关键时间点。从公开透露信息来看，有三家企业表态最为强势，除了QS以外，另外两家分别为辉能科技和丰田汽车。
02 抢滩2025
争夺最早落地时间点，QS将量产时间定在2024年，并表示将与大众集团成立合资企业生产固态电池，并为其电动车供应电池。
今年1月，QS公司在社交媒体上披露，其固态电池产品能量密度超过1000Wh/L，完成近1100次的循环测试，仍可保持80%以上的容量。
“我们是第一个解决固态问题的人，没有其他固态系统可以接近这个”，QS创始人Jagdeep Singh在一次采访中自信的表示。
辉能科技正在直面挑战这份自信。这是一家来自中国台湾的创新公司，称其技术要领先QS七年。
不同于QS对电解质技术的保守，辉能科技透露，其选择的技术路线是氧化物体系，正极和负极则同QS一样，分别采用三元材料和金属锂。
辉能科技表示，其原型电池已经制造出来，质量能量密度达到383Wh/kg，体积能量密度为1025Wh/L，循环测试可以做到500次。
关于量产计划，辉能科技也与QS相近，预定在2023年进行试产，2024年量产。与辉能科技公开合作的企业有4家，一汽、天际、蔚来以及爱驰。
从两家企业公布的信息来看，产品性能、量产时间都非常接近。辉能科技叫板QS是噱头还是实力？还有待观察。目前，能明显看出辉能科技领先的部分，是其生产线的建设进程。
辉能科技已经确定在浙江杭州的青山湖科技城选址建厂，该项目计划总投资380亿元，累计产能7GWh，预计今年6月前完成1GWh的产线建设。
按照辉能科技的说法，其本身技术准备和验证已经问题不大，后续主要解决产线建设以及供应链体系成熟的问题。
固态电池的量产需要经历实验室-小试-中试-量产等环节。辉能科技认为，其他企业多数处于小试、中试阶段，而其本身已经走到规模量产阶段。
同时，这家狂傲的企业判断，丰田汽车在固态电池领域的布局要远快于QS等其他企业，但也与之有四年的差距。
丰田是业内公认在固态电池领域最有实力的玩家之一。追溯其布局时间来看，丰田最早提出相关动态是在2008年，与固态电池初创企业Ilika展开合作。
2014年，丰田宣布其正在进行固态电池开发工作，并拥有最多的技术专利。2017年，丰田宣布与松下携手，表示双方将在固态电池研发方面进行长期且深入的合作。
围绕动力电池领域的合作，丰田与松下还成立了一家合资公司Prime Planet Energy＆Solutions Inc.，前后者持股比例为51：49。这家合资公司在2020年4月份开始运营，现在有大约5100名员工。
丰田采用的是硫化物技术路线，原本计划在2020年东京奥运会展示固态电池研发成果。受疫情影响，不得不将计划推迟到2021年。
尽管没有透露具体数据，丰田表示，已经按照计划成功制造出固态电池的样品，且安装到概念车上，希望成为全球首家量产搭载固态电池汽车的厂商，计划于2021年推出原型车，2025年左右开始量产。
03 改良技术竞赛
从三家领跑的企业来看，普遍将固态电池量产时间设定在2025年左右。而那些即将在2021年、2022年量产的说法从何而来？
2021年1月，蔚来汽车在NIO Day上宣布，将在2022年发布一款单体能量密度达360Wh/kg的固态电池包产品。
一石激起千层浪，炸出了几家国内专注固态电池的初创企业，包括辉能科技、清陶能源、卫蓝新能源等。查阅资料来看，这些企业都有近期量产固态电池的计划。
一位电池专家向《车市物语》透露，实际上，这几家声称量产边缘的企业均未达到全固态电池的水平。目前声称即将量产的企业，多数是传统技术路线的改良，或为固液混合的产品。
以辉能科技为例，其声称全固态锂金属电池，但电解质仍非100%的固态，而是90%的准固态。
另外两家初创企业的发展来看，清陶能源和卫蓝新能源均在2016年成立，前者由清华大学团队组建，后者依托中国科学院物理研究所，技术路线上也均采用氧化物固态电解质。
清陶能源先后获得北汽、上汽、广汽等车企投资，并与合众新能源达成合作，共同推进固态电池的研发与应用，双方对新款哪吒U进行了近两年的联合研发和测试。
2018年，清陶能源建成国内首条固态电池产线，主要投用于特种电源、高端数码等领域。2019年7月，清陶能源年产10GWh固态锂电池项目签约在江西省宜春市。
卫蓝新能源则在北京房山与江苏溧阳拥有两大生产基地。溧阳工厂计划生产无人机电池，产能设计2亿瓦时，生产可5C连续放电的270Wh/kg混合固液电池。
在动力电池领域，卫蓝新能源完成了300Wh/kg以上高镍三元正极的混合固态电池设计开发，循环寿命达到1200次以上。根据整车厂导入周期18-24个月考虑，这家公司表示，固态电池产品预计在2022年量产。
不同于初创企业的孤注一掷，在竞争格局中，保持领先位置传统电池巨头们做好了两手准备。一边布局固态电池，一边继续挖掘液态电池的改良空间。
传统电池企业在不断改善电池的封装工艺，例如，比亚迪的刀片电池、蜂巢能源的叠片电池，宁德时代的CTC技术，以及特斯拉的4680无极耳电池。
同时，也针对正负极材料进行改良，例如，掺硅补锂，超高镍电池等。所谓掺硅补锂，就是通过提高负极中硅的含量，同时增加锂的含量，以弥补因硅含量提升而导致的电池在充放电过程中锂损耗的提高，进而提升电池性能。
超高镍电池则是进一步提高正极材料中镍的含量，目前的高镍电池是指NCM 811体系，后续还可能会出现镍钴锰比例为9：0.5：0.5的新一代电池。
总结来看，在全固态电池真正到来之前，动力电池市场还将有一场围绕改良技术展开的革命。
04 写在最后
在液态锂电池时代，市场份额主要集中在中日韩等地的几家电池巨头手里，这些企业已经建立牢固的技术及资源壁垒，后来者几乎没有入局机会。
固态电池时代的到来则打开了一个新通道，国内外创业公司都频频涌现。与此同时，也为车企重新掌握电池技术主动权带来机会。
一方面，丰田、特斯拉等企业在积极布局电池技术，另一方面，Quantum Scape、Solid Power、辉能科技、清陶能源、卫蓝新能源等专注固态电池的初创企业开始崭露头角。
初创企业快速发力，集中固态电池技术单点突破，但这些企业背后往往都有车企的身影。例如，大众与QS、丰田与松下、宝马与Solid Power等。
相比之下，在释放的固态电池技术的进展中，松下、宁德时代、比亚迪，三星、LG、SKI等头部企业的声音反而较弱，但这些企业在固态电池领域的布局也同样不可忽视。
巨头们没有过早释放信息或许有两方面考虑：一方面，这些企业瞄准的是全固态电池，技术成熟度还不够，另一方面，作为电池领域的守擂者，这些企业也没有那么快掀开底牌的必要。
不论如何，从“液态”转向“固态”，每一步都十分艰难。
除了要解决基础科学难题，固态电池量产还面临着生产工艺、产品一致性保障，规模化成本可控以及供应链配套成熟的问题。
全固态电池到来仍需5-10年，在此之前，动力电池还要经历一个技术改良的过渡阶段。 |
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发表于 2021-2-21 01:05:48
