“智子锁死”固态电池？

资本的游戏，结束了吧。对于狂欢了几年的固态电池，也许真到了“一场游戏一场梦……”的梦醒时分。特别是这次上海车展，宁德时代推出凝聚态电池（Condensed Battery）后，固态电池更显尴尬。 固态电池的兴起，离不开资本的推波助澜。如今资本退潮，像QuantumScape（简称QS）的股价从最高132美元跌至目前的5.94美元附近，其他的选手也不乐观。比如种子选手丰田，点错科技树后，在硫化物固态电池方向的孤行，似乎也到了《三体》中那种“智子锁死”的时刻。很早我就在《半固态电池，可能就是电动车的终点》里说过，半固态电池会是固态电池研发的终局。现在看来，这个判断没什么错。宁德时代就是这么干的。不管怎么说，必须敬畏和尊重物理化学常识。讲故事的资本再无法无天，也不能违背客观规律。否则，就像通胀就是通胀，美联储的所有谎言，都有被揭穿、信用货币崩塌的一天。固态本就违背常识曾经被业内大喊“狼来了”的固态电池，作为锂电池技术的“圣杯”，毋庸置疑，曾是资本和企业追逐的方向。 这些年，大众汽车集团和比尔·盖茨积极入股的美国创业公司QuantumScape、Solid Power等是这条路线的代表，丰田、日产、松下等日系巨头，以及中国电池方面的很多企业，也纷纷加入战局。好消息似乎接踵而至。一会儿就要量产了，一会儿有新的突破，然而都是“只听楼梯响，不见人下来”，量产时间不断在推后。都想成为全球新能源行业新的霸主，但是，技术发展是一步一步的，饭是一口一口吃的。就拿QS来说，上市后的股价曾经“飞上天”，股价最高达到132美元。2020年上市前，QS说自己验证了单层电池在室温加压的情况下，以1C的速率充放电循环1000次后还可以保持初始容量的90%。随后，QS在2020年四季报中首次公布了30x30mm的4层电池，测试结果与一层电池功能接近，保持了近800次循环后超过90%的容量。并且，QS还宣布已与大众合作启动生产线的建设，预计在2025年可投产。这颗卫星直接把QS的股价推高了10倍。 前景似乎无限光明。然而，上市的狂欢之后，越来越多“击鼓传花”的投资者清醒过来，提出质疑，毕竟，即便技术问题解决了，能否量产也成问题啊。而且成本方面，也成为固态电池最大的BUG。再者，固态电池想要达到理论能量密度的500Wh/kg峰值水平，拉开与目前主流传统锂电池理论上限水平350Wh/kg的距离，看来更是难上加难。而固态电池因为固态能带来高能量密度、拥有“更高安全级别”的说法，也都是靠不住的。QS在去年年底也对电池安全含糊其辞，当时该公司勉强造出了首批原型固态电池并交付给汽车客户，创始人、CEO兼董事长印度人Jagdeep Singh提到这批电池产品的可靠性方面“仍有很大提升空间”。而且，据之前美国能源部的一项研究发现，全固态电池在因为锂枝晶引发短路的温度比传统锂离子电池更高，而热量的释放可能会通过易燃包装或者附近的其他材料而起火。另外，当固态电解质层因为各种原因而完整性受损的时候，更是会释放巨大的热量。 此外，QS采用的氧化物固态电解质（陶瓷）硬度太高，不得不增加凝胶电解质来改善界面，而这样做将会降低固态电池的本征安全性。尤其是陶瓷电解质片由于金属锂沉积的临界电流密度很小，在未来使用中将很容易发生短路。各种难点汇集起来，就成了固态电池跨不过去的“天堑”。而半固态电池的优势，就凸显出来了。像宁德时这次代发布的凝聚态电池，除了量产的速度快，最主要优点之一就是高能量密度，单体能量密度达到500Wh/kg，突破了目前主流材料体系的天花板。虽然宁德时代表示，凝聚态电池“不是固态电池，也不是半固态电池”。不过，在我看来（业内很多人也是这么认为），由于其电解液是一种半固态化的胶质状态，还是算半固态电池。如果能落地铺开，这将很可能成为固态电池的终极形态。当然，宁德时代也是惯于造势的主，说是今年能量产，实际落地情况咋样还两说。毕竟，它说的混装钠离子电池，也是“只见楼梯响”，要等奇瑞iCAR品牌的首款新车iCAR 03量产上市才能有清晰的面目。 从原理上来说，凝聚态电池的特性在于，电解液本身的高粘性使得流动性降低，能提高动力电池整体的安全性能，避免传统液态锂离子电池热失控的风险，“看起来很美”，实际怎么样，还是需要科学的、量产的验证。虽说大众汽车电芯中心负责人弗兰克·布洛梅（Frank Blome）将固态电池称为锂离子电池的“终结者”，以及可控核聚变民用化之前的能源设备终点，仿佛印第安纳琼斯苦苦寻找的“圣杯”，一旦得手，就能成为能量魔方的解密者，和全球新能源行业的霸主。但如今看来，这个故事堪比漫威宇宙，吃瓜就好。“智子锁死”？“那些希望将固态电池商业化的公司才刚刚到达山顶的一半。”这是专门研究固态电池30多年的东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)教授菅野良治（Ryoji Kanno）的态度。不仅如此，各路宣称固态电池量产时间确定的，也不断在打各种折扣。毕竟，生产环境和原材料纯度方面，全固态电池的要求比传统锂电更高。韩国新能源研究机构 SNE报告指出，即便到了量产阶段，全固态电池的成本至少也是锂离子电池的2倍，跟新能源汽车行业追求的“降本”背道而驰。 基于同样原因，去年11月10日，摩根士丹利分析师Adam Jonas发布研报，将QS评级从“持股观望”下调至“减持”，并将目标价从12美元下调至仅4美元，现在的股价已经相当于做了完美的验证。当时，Adam Jonas表示，“虽然固态电池可能仍然代表着能源存储的未来，但事实证明，实现这一目标的道路比我们和市场预期的更困难，也更遥远。”而今，QS似乎真的进入了 Gartner 技术成熟度曲线的“泡沫破裂谷底期”。而在QS股价崩塌的同时，坚定的固态电池前行者丰田，其宏大叙事也到了难以为继的程度。“跳票”成为关键词。尽管丰田表示要在2025年前推出固态电池。但喊多“狼来了”，纯电产品“验证码”和BZ3的尴尬，都让人不得不降低对其在固态电池技术上的预期。丰田布局固态电池最早可以追溯到2008年，当时该公司宣布和英国创业公司伊利卡（Ilika）合作共同研发固态电池材料。如今，丰田的合作伙伴也有了七八家，甚至连固态电池相关专利都已经累积到1300多项，数量遥遥领先，等于其他四家日韩企业之和，可惜的是，从技术到量产的“鸿沟”还是无法跨越。 在2021年9月的一场名为“2030电池战略会”的活动上，丰田就很实诚地表示在高能量密度的全固态电池方面研发进展不乐观，在合适的硫化物电解质材料这一关键课题上一直未能破局。在技术困难无法攻克的背景下，丰田不得不一再推迟全固态产品的量产，2019年说的将在东京奥运会推出的一款搭载固态电池的新能源车型,即便奥运会推迟了一年，消费者仍然未能等来。今年早些时候，外媒NIKKEI ASIA的报道中，丰田首席技术官前田正彦（Masahiko Maeda）表示，“坦率地说，情况并不乐观。”因为，事实证明，硫化物固态电池的开发非常复杂，对于液态电解质，所需要的只是浸入电极，但是固体电解质则需要特殊的技术粘合材料，一句话，难弄。止步的，不仅是丰田。3月份，本田汽车首席执行官三部敏宏（Toshihiro Mibe）在美国参加活动时表示，就目前而言，生产电动汽车的成本要比传统燃油汽车的成本高出40%，固态电池最终将有助于电动汽车拥有更亲民的售价。 但是，投产固态电池计划的成本很高，因此本田需要确保市场已经做好准备才会推进此项技术。“生产这种电池需要大量投资，所以我们必须判断时机，决定什么时候投资生产这种电池。这非常困难。”本田正在制定自己的固态电池计划，并已与通用汽车进行了讨论，也正与韩国合作伙伴LG新能源（LG Energy Solution）合作开发另一种固态电池。但三部敏宏认为，固态技术的大规模消费可能需要几年的时间，而且很难确定何时需要增产。所以，固态电池的狂欢盛宴里，最聪明的资本最先冷静下来，就像L4级自动驾驶的狂欢同样不再一样，罔顾物理和化学常识的资本，尝到了被“狠狠打脸”的滋味。2021年，美国“造车新势力”菲斯克就宣布放弃研发固态电池的计划，转而推出搭载液态锂离子电池的普通电动车。其创始人无奈地接受了当初雄心勃勃的尴尬，“固态电池是一种这样的技术，当你觉得你已经完成了90%，几乎达到目标时，然后你意识到剩下的10%比前面的90%困难得多。” 当然，说宁德时代的凝聚态电池成为固态电池的“终结者”也许还为时尚早，毕竟，只有凝聚态电池实际装车，运行平稳，大规模铺开，成本优势才会让固态电池彻底失去商业化可能性。只是，如今全固态电池这个曾被万众期待的终极电池技术，已经难再撑得起燃油车“终结者”、锂电“圣杯”的名号，看起来越来越像《三体》中“智子锁死”后的一场梦。如今，想让业内确信，得让这些“画饼”落到实处才行。【注意：文章版权归属汽车公社，严禁未经授权私自转载，否则追究法律责任，需转载请联系官方微信号：汽车公社】