年度电池“妖股”:QuantumScape的“固态电池”能颠覆特斯拉吗?

2021年01月02日 11:21 次阅读 稿源:华尔街见闻 条评论

2020年电动汽车大牛市中,QuantumScape的年末崛起可谓最疯狂的情节之一,或将席卷一场颠覆性的变局。11月通过SPAC壳公司上市后,这家专注固态电池技术的初创企业市值一路崛起,一度达到477亿美元,超出福特当前350亿美元左右的市值。按照其初始估值33亿美元计算,短短1个月,该股已飙涨13倍。

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就在丰田汽车一则“有望成为全球首家量产搭载固态电池汽车厂商”的重磅新闻轰动市场前一天,QuantumScape 公布了令人振奋的研发进展。

12月8日公司在官网披露,其最新试验结果显示,公司的技术解决了阻碍高能量密度固态电池广泛采用的许多基本问题,包括充电时间、循环寿命、安全和运行温度。

该项成果受到了2019年诺贝尔化学奖得主Stan Whittingham的肯定,同时获得了大众汽车、比尔·盖茨等大佬支持,却与长期以来的电动车一哥特斯拉背道而驰。

什么是固态电池?

长期以来,固态电池一直被视为一种突破当今电动汽车性能限制的方法。

华尔街见闻此前文章中曾介绍,动力电池可以算作电动车的“心脏”,而固态电池与传统锂离子电池最大的不同在于电解质。

传统锂离子电池主要由正负极材料、电解液和隔膜组成。正负极材料决定了电池的容量,电解液及隔膜作为传输锂离子的介质。

固态电池则是使用固体电解质,替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜。固态锂电池之所以受欢迎,主要是各方面优势突出:不仅安全性更好、起火风险大幅降低,能量密度也高于采取相同正负极材料的传统锂电池。

图片来源:天风证券

天风证券在今年9月的研报中提到,锂电池快充带来的安全隐患,包括热效应和析晶。相比之下,固态电池安全性能卓越,是锂电池安全性的关键解决方案之一。

QuantumScape的固态电池好在哪?

Stan Whittingham表示,制造固态电池最难的部分是需要同时满足高能量密度(1000 Wh/L)、快速充电、长循环寿命和广泛温度范围的要求。这次的数据显示,QuantumScape的电池单元满足所有这些要求,这是以前从未报道过的。他认为:

如果QuantumScape可以把这项技术投入量产,那么它就有可能改变整个行业。

基于单层电池测试的结果显示,该公司的固态电池只要15分钟就能充电80%,比传统电池或其他固态电池路线的速度更快。此外,数据还显示,该技术适应的温度范围也极为广泛,甚至在零下30摄氏度也能运行。

图片来源:QuantumScape官网

而据cnBeta,1000 Wh/L的能量密度相当于 380~500 Wh/kg。作为对比,曾有研究学者表示,特斯拉Model 3所使用的松下“2170”电池的能量密度在260Wh/kg。

此外QuantumScape的设计不同之处在于,其固态电池有两层,包括阴极和固态陶瓷隔板,没有制造阳极。当电池充电时,锂离子离开阴极,穿过陶瓷隔板,在阳极集成板上形成一层薄金属层,形成阳极。

这进一步减小了电池体积,使得QuantumScape的固态电池几乎与卡片同等大小,同时可能以更低成本提供更多电力。这一点很关键,因为电动汽车长期以来一直受到电池成本相对较高的限制,价格也因此比内燃机汽车更贵。

颠覆特斯拉?

特斯拉CEO马斯克一直以来并不看好固态电池。9月份的特斯拉“电池日”上,固态电池并没有出现在被讨论的众多产品中。马斯克在第三季度业绩发布会上告诉分析师,就节省电池空间而言,移除传统阳极“并不像听起来那么好”。

不过如果固态电池新技术真的被广泛应用直至成为主流,相比其他电动车厂商,这对特斯拉而言可能更意味着一场大变革。

目前各大厂商正在使用的锂电池中,元器件的状态基本已经成型:要么叠加式要么滚筒式。

滚筒式是特斯拉的选择,相比之下,其他大多数电动汽车更倾向于使用叠加式电池。而由于固态电池比液态电池更加易碎,它们做成叠加式要比滚动式容易得多。

如今,丰田可能拥有最先进的固态电池,它计划在2020年东京奥运会上使用固态电池作为原型车的动力,并计划在2025年前实现量产。但分析师表示,这项技术最早可能要到20年代末才能在成本上与当今的电池竞争,如果需要改变策略,特斯拉还有时间。

分析师表示,QuantumScape在打一场长期游戏,其商业计划并未设想到2026年之前任何有意义的收入,也不能保证其解决方案会胜过丰田和其他公司。但一旦QuantumScape取得某种意义上的成功,特斯拉或将受到最大波及。

值得一提的是,QuantumScape上月披露的测试数据是基于单层单层电池测试的结果,但伯恩斯坦电池行业分析师Mark Newman表示:“随着生产层数的增加,制造方面的挑战会呈指数级增长。”

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