【鹏哥聊车】颠覆电池产业的新曙光？美国QuantumScape固态电池不太真实！

每每说到纯电动汽车，鹏哥也强调过，目前纯电动汽车发展遇到的唯一瓶颈就是驱动能源的问题——电池。市场在售车型，主流电池就这么几种，如比亚迪的磷酸铁锂及“刀片电池”；特斯拉钴酸锂电池，如索尼的18650、NCM811及最新的4680无极耳等；丰田、日产的锰酸锂电池。

而在前些年被炒的比较热的燃料电池以及固态电池，目前还并未大量应用于量产车型上。

近日，美国QuantumScape公布的最新固态电池技术，再一次将固态电池这个原本离我们比较远的电池，重新带入到了我们的视野中。

那么，美国QuantumScape公布的固态电池技术究竟有多牛？固态电池又是什么呢?相较于固态电池，提升有多少呢！

#了解美国QuantumScape

QuantumScape是美国一家汽车固态电池研发商，致力于新能源汽车领域固态电池产品的研发、生产、制造企业，该公司于2010年在美国圣何塞成立，主要研究人员均来自斯坦福大学。

作为一个初创公司，QuantumScape目前拥有固态电池方面的专利技术超过200多项，同时也获得大量投资者的青睐，其中就包括比尔·盖茨、大众集团、德国马牌集团、上汽集团的投资，以及Breakthrough Energy Ventures、Khosla Ventures、KPCB等科技投资集团的资金支持。

根据美国QuantumScape公布的信息来看，QuantumScape公司的固态电池要比现在的锂电池续航高出80%，15分钟即可充满80%，且能够提供约16万km的续航能力（可用循环状态）。同时，相较于锂电池还有着运动温度范围较大、循环800次依然能够保持80%以上的容量。

仅从这些信息已经能够看到未来纯电动汽车的光明之路，也正因如此大众集团已经在与QuantumScape公司积极沟通中，除大量的资金投入之外，还希望与QuantumScape公司达成合作、建立合资公司，能在2025年将该固态电池搭载于大众集团的产品上。如果后续合作洽谈顺利，那么大众集团将会在拥挤的纯电动汽车“大道”上一骑绝尘。

#固态电池比锂电池强？

我们目前最常见的汽车电池主要是磷酸铁锂和锂离子电池，而这其中锂离子电池使用规模最大，但锂离子电池的安全性也最不稳定的，在挤压、高温、穿刺等状况下极易发生起火、爆燃等状况。我们《牛车实验室》也对磷酸铁锂“刀片电池”和锂离子电池做了相关的实验，有兴趣的童鞋可以点击【传送门】查看。

锂离子电池的主要构成是正极（锰酸锂或钴酸锂）、隔膜（聚合物电解质膜）、负极（活性石墨）、有机电解液、电池外壳（钢制、铝制、镍铬铁壳、铝塑膜）等等，其中正负极材料决定了电池的容量，电解液和隔膜则用作传输锂离子的介质。锂离子电池危险的地方在于，当内部结构被破坏后，会导致正负极材料分子接触而短路，导致瞬间产生高温、起火、爆燃等危险，也就是我们俗称的“热失控”。

而固态电池与锂离子电池的不同则是，固态电池将锂离子电池中异常敏感的电极材料和电解质全部更换为固体材料，比如锂、钠等，这也就让电池中最为活跃的部分相对稳定了下来。如此来看，相较于普通锂离子电池，固态电池从物理特性部分开始就已经形成相对稳定的结构，这也是固态电池前景很好的原因之一。

同时呢，全球各企业对于固态电池中的电解质思路略有不同，其中欧洲固态电池主要是聚合物体系，美国则大多为固液混合，而亚洲地区的中、日、韩则是以氧化物为主。

#美国QuantumScape突破瓶颈？

咱们接着说回美国QuantumScape的固态电池，它与我们熟知固态电池也不太相同，而采用了一个全新的研发理念。想要明白美国QuantumScape固态电池的结构，我们就又得说回常规的固态电池。

其实，常规固态电池与锂离子电池的结构基本相同，就拿我们常见的汽车电瓶举例，两端是电池的正负极，而中间则是电解质也就是我们俗称的“电瓶液”“电瓶水”。锂离子就像是运动员，在电解液中来回运动，从正极到负极来回折返，这个运动的过程，电池的充放电过程就完成了。（如下图红色区域即为电解液区域）

常规固态电池的结构和原理与锂离子基本相同，只不过是将电解质更换为固态，密度更高且结构更加稳定，可以让更多的锂离子聚集在一端，这样就能够输出更大的电流。同时，在同样的体积下，容量更多，且由于没有液体存在，封存更加容易，物质更加稳定，也就不会出现锂离子电池易发生的“热失控”。安装在车辆时，也不需要额外增加冷却装置等，节省了成本，减轻了整体重量。

那么，咱们接着说回美国QuantumScape固态电池的创新性。

美国QuantumScape固态电池的主要思路是“无阳极”和固态分离器，整个电池结构为同样大小的“卡片”，与常规固态电池结构不同的有两层，包括阴极和固态陶瓷隔板（固态分离器），无阳极。主要是因为专利的固态陶瓷隔板，能够消除碳或碳/硅阳极，从而实现“无阳极”结构。

要知道，如果电池中没有阳极和阴极互相作用，也就无法产生电流。美国QuantumScape的解决思路是，在充电过程中锂离子从阴极移出，扩散通过固态分离器，在阳极电流片上形成纯金属锂阳极，当固态电池放电时，锂离子再次进入阴极。也就是说，美国QuantumScape的固态电池是在充电过程中形成阳极，而不是常规电池在生产时形成的。

这种新的理念，完全区别与传统离子电池和常规固态电池结构，不仅仅提高了能量密度，还降低了生产时的材料成本，简化制造流程，且由于固态分离器的不可燃特性，即便是在高温环境下依然具有非常好的安全性能。

#锂电池依旧是主流

从以上这些信息能够看到，虽然固态电池有着非常强的安全性和能量密度，以及充电时间、循环寿命和运行温度，但距离真正的量产还有一段时间。

根据此前公布的2019年电池装机量的数据来看，磷酸铁锂电池装机量占比逐年下降，相较于2016年下滑4.1%。但随着比亚迪磷酸铁锂“刀片电池”的推出，截止今年10月份，磷酸铁锂电池的装机量同比上升127.5%。同时，三元锂电池共计装车3.4GWh，同比上升15.7。

上面也说到，相较于锂电池，固态电池的安全性以及能量密度等指标数据也要更好，但毕竟还未进入量产阶段。而目前市场中主销车型，比如特斯拉Model 3、宏光MINI EV、比亚迪 汉等车型的销量连续上涨。同时，在下半年北汽EU5、荣威EI5、R汽车 ER6等车型装机量的提升，导致市场对于磷酸铁锂或三元锂电等锂电池的需求呈上升姿态。

当然新车型的推出只是一部分，这其中离不开如比亚迪这样的企业对电池技术的不断改进和升级，特别是比亚迪磷酸铁锂“刀片电池”的推出，通过结构创新，对体积进行优化，相较于传统电池，空间利用率提升50%以上，对于续航的提升起到很大作用。这样的提升完全满足目前消费者对于续航里程的需求，这也是为什么目前大部分消费者对于现售纯电池车型愈加青睐和信任的原因。

#疑问？

问题1：

通过以上内容也可看到，美国QuantumScape公司研发的固态电池，从根本上改变了电池的物理结构，那么量产之后，固态电池中的“无阳极”状态是否存在？

问题2：

即便是“无阳极”状态存在，那么阴极锂离子在向原本阳极扩散时，固态电解质的传递是否会受到固态陶瓷隔板的影响，而导致在某些极端情况下传递效率低或者传递彻底失效，丧失了固态电池该有的优势？

#质疑：

就关于美国QuantumScape发布整个事件的情况，鹏哥与圈内好友有过一些讨论。

首先，美国QuantumScape公司的固态电池目前处于研发阶段，而这一系列的测试数据均没有得到官方的认可，只是QuantumScape公司自己的测试结果。再者，QuantumScape是借壳上市，并且在上市前已经获得多家国际公司的高额投资，且不乏汽车行业巨头等。

需要注意的是，QuantumScape关于固态电池的研发成果是在上市后公布的，这也导致在美股市场一度上涨接近50%，最终收涨29.78%元。但根据数据来看，该股目前空头头寸为1.1亿美元，做空股数为190万股，做空比例为9.55%。这段时间内，QuantumScape股票多次出现反弹，由盈利状态转为亏损状态，并且在10月、11月、12月中累积亏损近1.1亿美元。

那么，固态电池还未正式落地之前，股票的不稳定，以及资金的不确定性下，是否会诞生另一个“赛麟事件”呢！！！

总结：

美国QuantumScape关于固态电池的消息能够引起如此大的关注，很大一部分的原因是来自于我们对于电池技术的再次突破有很大的期待。同时，因为整个行业在固态电池方面的研发已久，但并未迎来重大的突破，也是引起热议的原因之一。

虽然美国QuantumScape关于固态电池最新研发成果足够惊艳，但能否达到真正量产的条件，还是未知数。同时，不要忘记国内电动车市场中，以宁德时代、比亚迪等企业为主的电池产业已经有了很大的突破，且续航里程以及可以与常规车型所媲美。虽然我们很期待电池突破现有技术的禁锢，但也希望新的电池成本更低且更安全。

此外，丰田集团也于近日公布了其关于固态电池的相关研发成果，后续我们接着讨论丰田固态电池方面的技术信息。