固態電池的革命真的要來了?

山雨欲來風滿樓。

固態電池的革命真的要來了?

都説移動互聯網的誕生與成熟 ,催生了一輪技術大爆炸,但這卻並非影響我們當下生活的唯一力量,在與人們同樣息息相關的出行領域裏,正在電動化轉型路上狂奔的汽車行業,也正經歷着一輪技術軍備競賽的洗禮。競爭的焦點之一,正是電池技術的博弈。

固態電池的革命真的要來了?

在上一輪關於續航里程的互不相讓後,進入2020年的下半段,彷彿大家在數字上的比拼就進入了一個膠着狀態:稍弱者迎頭趕上,而強者也很難拉開實質性的距離。然而,資本和市場卻並不喜歡這樣同質化嚴重的“和平共處”,畢竟就算僅從用户的角度,看來看去都“差不多”對於購買決策來説其實也並非一件好事。

對於已經鏖戰了百年的汽車巨頭們,如何破局早已輕車熟路。畢竟,早在幾千年前,孫子便在兵法中教導:“善謀者謀勢,不善謀者謀子”。今天就來盤點一下各位謀勢者的破局之路:

固態電池的革命真的要來了?

眾所周知,現在電動汽車搭載的電池均為可重複充放電的鋰離子電池,其工作原理為:

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電池充電時,嵌在正極材料的層狀結構中的鋰原子電離脱嵌成為鋰離子和電子,經過電解液和隔膜運動到負極。得到電子後,鋰離子嵌入石墨層中,形成相對穩定的嵌鋰石墨。

當電動汽車開始行駛時,鋰離子電池開始放電。電子通過外電路流向正極,而嵌在負極碳層中的鋰原子,失去電子成為鋰離子,通過電解液又運動回嵌入正極。

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也就是説電動車不斷充放電的過程,就是一個鋰離子在正負極間不斷嵌入和脱嵌的過程。而其在隔膜間來回穿梭的一個重要介質,就是液態的電解液。那麼問題來了,正因為這部分液態物質的存在,讓電動車在零下温度時有趴窩的風險,碰撞時有易燃易爆炸的風險以及會掣肘充電速度的提升。

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如果你曾經參與過我們對電池進化的討論,一定知道雖然各大品牌不管是自主研發還是資助著名實驗室,方案可謂百花齊放,但無獨有偶,最後大家把突破口都紛紛寄託在固態電池的的研發上。用細若髮絲的柔性陶瓷“隔膜”來代替液體電解質,不但解決了碰撞或者損壞易起火的隱患,零下三十度都不會結冰而影響工作,並且續航里程也將實現突破性的增長,充電時間至少比現在縮短一半甚至更多,而且還可以得到更輕的重量以及更小的體積,簡直就是堪稱完美的解決方案。只不過這個“希望之光”的量產,依然存在不少技術障礙,於是大家只能“以時間換空間”,坐等其誕生時刻的到來。

而就在這個12月,幾大品牌紛紛傳來了令人振奮的好消息:

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首先,12月8日,由大眾和比爾·蓋茨共同支持的一家電池研發創業公司QuantumScape打破了長久的沉默。在面向投資者的線上“電池日”活動中,公佈了其已準備好量產固態電池的重大利好。QuantumScape的技術顧問,卡內基梅隆大學機械工程系副教授為其技術站台:對於大眾市場的電動汽車而言,QuantumScape的新產品相對於相同重量的現有電池組,可以獲得更多約50%的續駛里程以及更長的電池使用壽命。QuantumScape表示,新產品預計將於2024年投入量產。

但就當市場剛剛準備響起掌聲時,12月8日,從寶馬和福特支持的固態電池研發公司Solid Power和豐田同時發表了聲明,將頭條位置又穩穩地搶在了手中:

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Solid Power宣佈在其科羅拉多州工廠的連續卷對卷生產線上,生產下線了20安培的多層全固態鋰金屬電池。這就屬實有點狠了,畢竟同樣作為大學實驗室的成功商業化典範,卡內基梅隆大學孵化的固態電池這才做好準備,這邊從科羅拉多大學走出來的Solid Power就已經生產出樣品了。

固態電池的革命真的要來了?

左為新20安培22層固態電池

右為第一代2安培多層固態電池

其實在這款22層20安培的多層全固態鋰金屬電池之前,Solid Power就已經成功製造、交付了400多個第一代10層2安培的固態電池,被送往各個合作品牌以及其它合作方進行測試和評估。就像Solid Power的首席技術官Josh Buettner-Garrett所説:“ Solid Power證明了不含易燃液體或凝膠的全固態電池從零上到零下70°C的環境中,均能保持出色、穩定、安全的化學特性。同時,我們也證明了在常規鋰離子電池的生產設備上,同樣也能實現生產出大尺寸固態電池的可能性。”

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而根據Solid Power的時間表,它將於2022年使其固態電池進入汽車行業的認證流程。只不過,和Apple的商業模式一樣,Solid Power會將生產外包,只專注於技術研發與更新迭代。而福特CEO Jim Farley上個月所表示的,正在考慮是否建立自己的電池生產基地來為旗下電動車型提供動力單元,不知道是否與Solid Power的研發新進度有所關聯。

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而同樣在12日發聲的,還有一直對固態電池興趣濃厚的豐田。根據《日經新聞》報道,豐田這家全球最大的汽車製造商,將再一次成為第一個吃螃蟹的人,宣佈計劃在明年(2021年)推出搭載固態電池的原型車,並雄心勃勃地要成為首家銷售搭載固態電池電動車的品牌。話説豐田在現在發聲一點也不令人意外,甚至可以説還稍晚於期待,畢竟在去年十月的東京車展上,翹首企盼的人們就已經期盼豐田固態電池的亮相。只是與Solid Power不同,雖然後者背後有着包括福特、寶馬、現代、起亞等等一長串的支持名單,但作為全球最大的汽車製造商本商,豐田和松下緊密合作,已在固態電池領域擁有一千多項專利技術:我們完全可預見依靠其一貫的技術背景,必將形成洶洶來勢。

固態電池的革命真的要來了?

在暗戰不斷的電池行業,除了能被聽見的發聲,在未發聲處,像雷諾-日產-三菱聯盟、通用、戴森、寧德時代、比亞迪……等等,還有許多埋頭耕耘的廠牌,在不同的路徑上積累和突進。在這個突然的12月,以上三家如此密集的發佈,讓人看到了“山雨欲來風滿樓”的緊迫感,有時候,市場格局的變化真的可能只在那麼一兩個關鍵點上。

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