這家蓋茨支持的創企才是特斯拉勁敵？或掀開電池領域新篇章
令人驚訝的是，整件事都建立在一個仍然不確定的基礎上：Quantumscape曾做出個轟動一時的斷言，用純金屬鋰製造固態電動汽車電池已經近在咫尺，但卻沒有得到外部科學家的證實。純金屬鋰是一種珍貴的材料，數十年來一直是全球科技競賽的主題。Quantumscape表示，為了上市，它將使用一種越來越流行的、名為SPAC的財務安排。這是一種“快車道”策略，可以加快上市速度，同時避免通常的披露財務細節要求。這種數據精簡的方法完全符合Quantumscape長期以來以痴迷於隱身著稱的名聲，並不一定意味着任何粗略的東西。
但它確實迫使專家(更不用説外部投資者和其他所有人)或多或少地信任Quantumscape及其新合作伙伴，即已經上市的空殼公司肯辛頓資本收購公司。按照SPAC的規則，Quantumscape將與後者合併。習慣了無營收初創公司進行IPO的華爾街，似乎對遇到一家沒有營收或產品證據的公司時似乎並不擔心，肯辛頓的股價在宣佈這一消息的9月3日翻了一番。
新式超級電池
但對電動汽車和電池公司來説，盲目信任是個相當大的挑戰。1883年，托馬斯·愛迪生(Thomas Edison)曾宣稱電池行業是“股票騙子”的專屬領域，而過去十年是個典型的高額索賠和徹頭徹尾的欺詐時期，供應商生產時髦的電動汽車概念車和據稱具有開創性的電池為其提供動力。現在，Quantumscape推出了幻燈片演示，稱與傳統鋰離子電池相比，其電池將推動大眾市場電動汽車續航增加約90%，充電甚至可在15分鐘內完成，而且成本低於現有的電池。Quantumscape表示，大眾計劃在2025年之前為部分車輛配備其電池。
這些都是對具有異常快速部署能力的革命性電池的描述，問題是Quantumscape和大眾真的能做到這一點嗎？在接下來的幾周裏，電池和電動汽車社區表達了他們的懷疑。在極短的時間內，將一個早期的、完全實驗性的電池系統轉變為商業規模的工廠似乎仍然面臨着深刻的挑戰。
無論是在網上鋪天蓋地的閒聊中，還是在與學術、行業和諮詢專家的談話中，都沒有人懷疑Quantumscape落入了愛迪生抨擊的陣營，即這些公司屬於“欺騙公眾的機制”。沒有人相信該公司電池能夠在規定的最後期限前進入大眾2025年的電動汽車市場。尤其令人不安的是，Quantumscape沒有披露任何數據，讓任何人都可以評估它的説法，特別是考慮到這種保密性始終是過去十年來最臭名昭著的電池騙子的標誌。
Solid Power是Quantumscape的領先競爭對手，得到了寶馬(BMW)、福特(Ford)和現代(Hyundai)的支持。Solid Power首席執行官道格·坎貝爾(Doug Campbell)為自己的初創公司辯護時表示，最終誰會讓第一款金屬鋰動力電動汽車上路，Quantumscape、他自己的公司抑或是其他公司，目前還沒有定論。
以豐田為例，該公司也曾表示，預計到2025年將部署一款金屬鋰電池驅動的汽車，儘管它仍需降低成本。當坎貝爾被問及是否會被Quantumscape超越時，他回答道：“他們是怎麼搶在我們前面的？他們有沒有在創造性的融資計劃上搶先一步？那是一場我們甚至沒有參加的比賽。”
一時間，電動汽車和未來電池風靡一時。自2008年以來，埃隆·馬斯克(Elon Musk)和他的電動汽車公司特斯拉(Tesla)在很大程度上佔據了這個領域的主導地位。通過在加州弗裏蒙特舉行網絡直播的“電池日”活動，馬斯克證明了他仍然是這個領域舉足輕重的存在。
但是，被特斯拉驚人的成功從昏昏欲睡中驚醒過來後，大批競爭對手正在緊盯着馬斯克。隨着內燃機逐漸成為20世紀和21世紀初的遺蹟，為了爭取主導地位，各大汽車製造商宣佈計劃在未來五年內推出數十款電動汽車。小型電動汽車和電池初創公司也宣佈了類似的計劃，它們不是一家SPAC的目標，而是至少10家，除了一家之外，幾乎沒有任何收入，但加在一起，它們的平均估值為18億美元，相當於“獨角獸”的地位。
現在還不可能知道誰會贏得電動汽車競賽，甚至是在這場競賽中倖存下來，但美國領先的汽車製造商感到不舒服的一個跡象是，他們與某些初創公司建立了合作伙伴關係，轉向了安全地帶。這些合作包括大眾和Quantumscape、福特和豪華皮卡製造商Rivian、通用汽車公司和另一家剛剛上市的電動卡車公司尼古拉(Nikola)。
然而，電池競賽可能是最重要的。電池佔電動汽車成本的三分之一到一半，如果你的目標是使汽車成為主流產品，那麼在能量密度和成本方面的持續進步至關重要。地球上幾乎每一輛電動汽車都主要是由鋰離子電池提供動力的。雖然鋰離子電池是40年前在牛津大學發現的，但它們仍然是商業使用中最先進的電池。事實上，鋰離子正處於一項關鍵突破的風口浪尖上：通過給予電動汽車與傳統燃油汽車同等的成本，讓電動汽車跨越一個關鍵的消費者障礙。如果它們的價格相同，電動汽車在跨界SUV和皮卡等熱門類別的銷量可能會激增。
但在一個2019年售出9000萬輛新車的全球行業中，電動汽車到底會變得多大，這一點仍然存在疑問。相比之下，去年全球電動汽車銷量約為210萬輛，僅佔總銷量的2.3%。為了獲得更高份額，汽車製造商需要打入中等價格市場。在這個市場上，汽車價格低於3萬美元。這就解釋了為什麼人們瘋狂地尋找鋰離子電池之後的下一種電池的原因，一種基於金屬鋰的電池，這種電池可以讓電動汽車變得便宜得多。
新材料新設計
用純鋰金屬製造電動汽車電池的追求回到了它的基本性質，它是元素週期表中最輕的金屬，因此可以大量填充到小型移動電池中，在不拖累它所驅動的產品的同時儲存大量能量。但這始終是個危險的追求，因為金屬鋰與水分子高度反應，使其具有爆炸性。過去十年裏，波音(Boeings)、三星(Samsung)智能手機和特斯拉Model S上的鋰離子電池都着火過。當被稱為枝晶(dendrites)的生長物讓鋰離子電池的正負電極相互接觸時，鋰離子電池也會發生致命的短路。30年來，美國能源部花費了數千萬美元資金，試圖解決這些缺陷，並允許創造一種商業金屬鋰電池，從而打開美國電動汽車的大眾市場。
研究人員始終在嘗試的領先解決方案是“固態”電池。這個想法是取消液體電解質，即位於兩個電極之間的電池中介層，取而代之的是一種不可燃的固體。這將消除易燃性問題。但固體電解質有其自身的技術問題，特別是它對枝晶的敏感性，即會使電池短路的尖峯生長。
2010年，芝加哥郊外的阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)化學家傑克·沃伊(Jack Voke)獲得了能源部為期三年的撥款，以解決鋰金屬難題。沃伊知道，使鋰金屬加工的關鍵是將其沉積在銅集電器的表面上，該表面光滑，沒有任何隆起、起伏或任何類型的缺陷。如果有任何這樣的缺陷，它們必然會長成致命的枝晶結構。
不僅如此，鋰還必須能夠在電池的充放電循環中來回穿梭，而且每次都要一次又一次地平坦地沉積在電流收集器上。它不會留下任何皺紋、細紋或皺褶。但無論如何，芝加哥郊外的電池投資公司Volta Energy Technologies首席技術官大衞·施羅德(David Schroeder)説：“這不是一帆風順的，而是一團糟。”施羅德與沃伊在該項目上進行了合作。2013年，該項目以失敗告終。
大約在那個時候，Quantumscape開始了自己對金屬鋰的挑戰。三年前，斯坦福大學教授弗裏茨·普林斯(Fritz Prince Z)、他的博士生蒂姆·霍爾姆(Tim Holme)和硅谷知名企業家賈格迪普·辛格(JagDeep Singh)成立了這家公司，後者將擔任首席執行官。
辛格在籌集資金方面有着非凡的技能，並迅速從硅谷最著名的兩位風險資本家凱鵬華盈(Kleiner)的約翰·多爾(John Doerr)和維諾德·科斯拉(Vinod Khosla)那裏吸引了2300萬美元的初始投資。隨後又進行了更多輪融資，直到該公司積累了2億美元的風投資金和另外3億美元的大眾資金。Quantumscape可能已經成為美國最富有的電池初創公司，一個僱傭了許多人所説的、在任何領域都最集中的頂級電池人才的巨人。
2014年，Quantumscape為一種新材料申請了一系列專利中的第一項，該專利承諾最終解決金屬鋰電池工作的許多障礙。這種材料是由一位名叫維爾納·韋普納(Werner Weppner)的德國化學家在2007年左右發明的，他是克里斯蒂安-阿爾佈雷希茨大學的教授，以其化學首字母縮寫LLZO而聞名。作為自己項目的一部分，阿貢的沃伊自己也參與了韋普納的發明。
LLZO吸引了很多人的興趣，部分原因是，與大多數固態電解質不同，LLZO在與金屬鋰接觸時不會解體。然而，沃伊和施羅德發現了另一個惱人的問題：當電池開始循環時，金屬鋰一個原子一個原子地埋在組成LLZO的微小顆粒的下面和中間。一旦嵌入其中，原子最終會擊穿材料，使電池短路。
鑑於Quantumscape偏愛保密，目前尚不清楚它是如何解決一個令人望而卻步的問題的，即在一次又一次的循環中保持超光滑的金屬鋰表面，並防止鋰鑽入和切割LLZO。但到今年夏天，當SPAC狂熱完全席捲美國電動汽車和電池領域時，Quantumscape已經為LLZO積累了至少18項專利。在忽略細節的同時，Quantumscape首席執行官賈格迪普·辛格表示，他的團隊已經解決了“數百”個漏洞，最終推出了一種可以正常工作的金屬鋰電池，至少可以小規模供應。
電池行業在過去十年中取得了許多成就，但也不乏失敗。2011年款日產Leaf一次充電可以行駛117公里，今天完全負擔得起的雪佛蘭Bolt一次充電可以行駛417公里，而且這一標準正在迅速增長，達到以前無法想象的480公里甚至更多。這些汽車中被低估的電池達到了其他令人望而生畏的標準，比如允許車輛快速加速，立即利用和使用大量儲存的能量，並避免火災或爆炸。此外，較新電池的成本大幅下降，使得電動汽車變得越來越便宜。
一路走來，也有許多“黑馬”慘遭失敗。2012年，硅谷小型初創公司Envia擊敗了老牌公司，贏得了一份為期四年的合同，為通用汽車公司即將推出的旗艦電動博Bolt生產續航320公里的電池，從而完成了一項非凡的壯舉。然而，僅僅幾個月後，這筆交易就破裂了，因為事實證明，Envia始終在誇大其電池的性能，甚至誇大了它在生產電池中的作用。韓國巨頭LG最終為通用汽車提供電池，Envia這個名字成為該領域欺騙的象徵。
2015年，總部位於密歇根州的Sakti3是同時代最神秘的電池初創公司之一，由於有報道稱該公司一直在大幅誇大自己的成就，該公司以9000萬美元的價格將自己出售給了吸塵器公司戴森(Dyson)。在接下來的四年裏，戴森放棄了Sakt3的核心專利，讓Sakt3首席執行官安·瑪麗·薩斯特里（Ann Marie Sastry）離開了公司，並取消了基於收購的電池計劃。最後，在花費了6億美元后，戴森完全削減了電動汽車計劃。在最新聲明中，通用的電動卡車合作伙伴尼古拉創始人辭職。有報道稱，美國證券交易委員會(SEC)和司法部正在調查有關尼古拉誇大技術誤導投資者的指控。
當電池領域參與者對缺乏來自Quantumscape的任何數據來證實其説法表示失望時，他們腦海中經常浮現的是Envia和Sakti3的前車之鑑。在Quantumscape首次公開募股之前，電池界對其保密性的評論更多的是文化上的變化，即一種對其傾向的描述。然而，現在這個問題是一個堅定不移的抱怨，Quantumscape正在向公眾出售股票，但它需要對諸多疑問予以澄清。
該公司首席執行官辛格是一名訓練有素的計算機科學家，他低調而冷靜，在硅谷以強硬、專一的企業家著稱。他提到了Quantumscape的歷史。他認為，披露信息反映了公司的弱點：當你缺乏現金時，你被迫走出去，通過談論自己來籌集資金。自從Quantumscape獲得充裕的現金以來，它就擁有了保持沉默的特權。他還説，這還不是全部，談論是廉價的，其他電池公司在實際擁有強大的產品之前也曾製造國許多荒唐的故事。他説，這就是為什麼即使公司已經弄清楚了金屬鋰，它仍然依賴大眾發佈了一份驗證聲明的原因，而自己仍然什麼也沒説。
經得起驗證？
只是，目前還不清楚大眾是否已經驗證了Quantumscape的電池技術。2018年6月，大眾宣佈將向Quantumscape投資1億美元。作為交易的一部分，這家汽車製造商發佈了一份聲明，這份聲明純粹是對這家初創公司前景表示的信心：“大眾成功地在德國測試了Quantumscape早期固態電池的樣本，以汽車的功率運行，這是行業第一次。”
但三個月後，也就是2018年9月，當這筆投資完成時，大眾熱情洋溢的措辭發生了微妙的變化。在新的新聞稿中，大眾説：“大眾已經在德國測試了Quantumscape早期固態電池樣本，以汽車的功率運行。”這個版本省略了“成功”和“行業第一”這兩個詞，只指出電池已經過測試，這是個不明確的用於，因此沒有意義。
更奇怪的是，在圍繞SPAC-Quantumscape的亮相派對的促銷活動中，這家公司第一次公開談論自己的產品，其幻燈片套裝引用了大眾的第二份聲明，而不是第一份聲明。我不明白：像Quantumscape這樣一絲不苟、煞費苦心的公司，似乎不可能遺漏了關鍵描述符。但這是辛格和大眾媒體關係負責人恩里科·貝爾茨(Enrico Beltz)都建議的。他們分別表示，第二份聲明中的遺漏是無意的，並未表明大眾對初創公司電池的態度有任何改變。就IPO宣佈時的幻燈片而言，辛格表示，沒有人注意到其中的措辭。
所以，在貝爾茨被問及大眾是否驗證了Quantumscape的電池時，他通過電子郵件回覆説：“Quantumscape正在以良好的方式開發這項非常有前途的技術，所有的測試都顯示出良好的進展。詳情請直接與Quantumscape聯繫。”他指的是什麼測試？“良好進展”的定義是什麼？為什麼他不毫不含糊地回應説：“事實上，我們已經確認了它們的技術。”
貝爾茨還被問及，大眾是否會像辛格所説的那樣，在2025年商業化銷售的汽車中部署Quantumscape的電池。他回應説：“我們正在與Quantumscape一起制定時間表，這項技術研究活動的下一步將是敲定進一步決定的關鍵。”再一次，大眾似乎放棄了任何具體的保證，即Quantumscape的材料何時或是否會進入大眾集團的汽車。
這給人的感覺是，Quantumscape陷入了一個循環，與世隔絕了很長時間，以至於保密現在成了其本能。任何領域的推銷員都會在辛格的笨拙中表現出輕微的商業誇張。例如，他稱，Quantumscape是唯一一家通過大型汽車製造商以行業要求的充放電速率驗證其金屬鋰電池的公司。但Solid Power的道格·坎貝爾(Doug Campbell)斷言，他的公司也這樣做了，儘管他不願透露到底是現代、寶馬、福特或日產中哪家汽車製造商為其投資。
然而，辛格的評論卻直截了當。他説，他不準備為這篇報道提供確鑿的數據，但他確實打算在第四季度公佈一些數據，作為股票分析師活動的一部分。他對時間沒有表態，當股票代碼改為QS，Quantumscape正式上市時，在沒有該公司聲稱的證據的情況下，投資者仍有可能買入和賣出該股票，但至少會有數據。
在實現商業化生產之前，Quantumscape還有很長的路要走。他説，到目前為止，最困難的事情是掌握LLZO，這需要如此多的調整。實際上，辛格的團隊已經“發明了一種全新的材料”。競爭對手可以試圖迎頭趕上，但辛格表示，這將是困難的。手中有10億美元的現金，Quantumscape有足夠的資金邁出下一大步——擴大規模。辛格説，“剩下的是執行風險”，他指的是以商業規模生產該產品，他們真正有機會將這種產品推向市場。
同樣，有些電池專家對此表示懷疑。通常，出於方便和成本的原因，電池製造商試圖在室温下完成所有工作。但LLZO粉末必須加熱到1300攝氏度才能形成緻密的薄片，而且它必須鋪設得很薄（只有20微米，不到人類頭髮厚度的一半）。Quantumscape的電池必須從單層放大到堆疊，才能插入稜柱形電池組。
而且還有一個常見的問題，那就是金屬鋰的均勻鋪設。許多專家認為，即使所有這些都按計劃進行，包括沿途的嚴格測試，這一過程也會花費大量時間。可再生能源諮詢公司Bloomberg NEF的能源儲存主管詹姆斯·弗裏思(James Frith)估計，Quantumscape可能要到2027年左右才能為商用車做好準備，比計劃晚了兩年。
瑞士聯邦材料科學與技術實驗室的博士生喬迪·薩斯特雷·佩利特爾(Jordan I Sastre Pellizer)正在研究LLZO的論文，他在社交媒體上寫了一篇閲讀量很大的帖子，對這種材料的實用性提出了質疑。佩利特爾表示：“我不得不説，在我看到一些電池的實際數據和他們聲稱的性能之前，我仍然相當懷疑。”
當然，並不是只有壞消息。主要擔心之一是LLZO太脆，在製造過程中可能會破碎。但長期與LLZO合作的密歇根大學教授傑夫·薩卡墨脱(Jeff Sakamoto)表示，這是沒有根據的。他説，在100微米的厚度下，LLZO變得靈活和可彎曲，可以很容易地集成到目前的鋰離子滾壓機中。他説：“大自然給了我們一個喘息的機會。一個很大的好處是，目前，我們不需要違反物理學常識就能實現這一點。”
只要Quantumscape的故事以驗證安裝在大眾汽車上的金屬鋰和固態電池結束，目前圍繞其不透明的挫折感就會被遺忘。該公司可能會成為如何做大型電池科學的新典範：向一支頂尖的團隊投入一大筆錢，把他們鎖在一個房間裏，然後給他們十年的時間來生產一些東西。
考慮到正確使用電池的利害關係，比如減少化石燃料的使用，在苦苦掙扎的“鏽帶”（美國東北部五大湖附近的傳統工業區）創造新的就業機會等，這將是一個巨大的勝利。問題是，如果在經歷了這一切之後，Quantumscape未能兑現諾言會怎樣。這可能也符合電池行業的傳統，哥倫比亞大學教授丹·斯坦加特(Dan Steingart)表示：“電池公司始終都在做出大膽宣言，社區已經對此有了免疫力。我處於信任但驗證模式。但如果Quantumscape成功的話，這將掀開電池領域的新篇章。”（騰訊科技審校/金鹿）