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特斯拉劲敌来了:斯坦福大学科学家创办电池公司市值近500

来源:新智元 作者:新智元 人气: 发布时间:2021-01-04
摘要:当大家的注意力还停留在特斯拉和马斯克身上时,有一家电池公司低调上市了。这就是固态电池研发企业QuantumScape. 10年前由斯坦福大学科学家Jagdeep Singh,Fritz Prinz和Tim Holme三人成立。该公司在2020年11月初通过并购肯辛顿资本(Kensington Capital),以SPAC(
当大家的注意力还停留在特斯拉和马斯克身上时,有一家电池公司“低调”上市了。这就是“固态电池”研发企业QuantumScape. 10年前由斯坦福大学科学家Jagdeep Singh,Fritz Prinz和Tim Holme三人成立。该公司在2020年11月初通过并购肯辛顿资本(Kensington Capital),以SPAC(特殊目的收购公司)方式进行上市(股票代码为QS)。

上市首日即受到市场追捧,首日涨幅超过36%,12月初,在公司展示了其电池突破技术之后,股加速飙涨,到12月底,短短一个多月时间,该股市值已涨到超过“477亿美元”,较合并初始估值33亿美元涨幅超过“13倍”,超过了福特等汽车制造商,以及松下和三星等电池巨头。

这家在成立之初就吸引了大众和比尔·盖茨的投资,虽然现在已经上市,但未来“6年内”都不会有显著收益的电池公司为什么能受到如此追捧?

QuantumScape固态锂金属电池

QuantumScape是一家上市公司,更是一家研究机构。它的研究成果“固态锂金属电池”或能突破现有电动汽车锂电子离子电池的局限,实现更高的能量密度,15分钟80%快充,并且更安全。

传统的锂离子电池目前广泛用于智能手机、智能手表、电动汽车等领域,并且占据主导地位。

无论是正极三元高镍或NCA,负极采用石墨或者石墨/硅体系,锂离子电池的质量能量密度已到了天花板——300Wh/kg.

而要继续实现能量密度的突破,采用金属负极是一种可能,也就是“锂金属电池”,它的能量密度可以达到“500-600Wh/kg”。

对“固态电池”的研究迄今为止已经有45年了。锂离子电池共同发明人、2019年诺贝尔化学奖得主Stanley Whittlingham也曾经试图发明固态电池。但在电解质方面一直没有重大突破。

锂金属电池所使用的的固态电解质材料体系繁多,性能各异,大体又可以分为有机物(聚合物)和无机物(硫化物和氧化物)两大类,但是这些材料在满足快充、循环、低温、成本等方面均存在巨大挑战。

 

而QuantumScape的“固态锂金属电池”通过“无负极”制造工艺和陶瓷材料的固态分离器实现了突破。

“无负极”制造工艺,锂金属负极不是在电池制造过程中形成的,而是在电池充电时,由锂离子在金属箔片聚集而形成的,且该过程可逆,能实现多次循环。

“无负极”直接去掉了石墨/硅的主体材料,这样就能显著提高电池的体积能量密度至1000Wh/L,质量能量密度至500Wh/L;

消除了负极主体材料中锂离子的扩散瓶颈,实现了4C充电倍率,15分钟80%的快速充电;

降低了负极界面的容量损失,延长了使用寿命(800次/90%);

降低了制造和原材料成本,总体成本相比于现在锂电池还降低了17%.

“固态锂金属电池”使用陶瓷材料的固态分离器代替了液态有机电解质以及多孔隔膜。

其本身不可燃,起到了屏障的作用,即使在非常高的电流密度下,能抵抗负极锂枝晶的形成,解决了锂电池因枝晶而导致内短路的“业界难题”。

Stanley Whittlingham表示,制造固态电池最困难的部分是需要同时满足高能量密度、快速充电、长循环寿命和宽温度范围工作的要求。

而QuantumScape的测试数据均满足这些要求,这是前所未有的。如果这项技术投入大规模生产,它就有可能改变整个行业。

“固态电池”如此颠覆,大众早就锁定了QuantumScape,2012年开始与QuantumScape合作,早期对后者投资超1亿美元并成为其最大的汽车股东,2020年6月又追加投资至多2亿美元,3亿美元的投资占据QuantumScape23%的股份,现在市值近100亿美元。

2018年大众和QuantumScape又成立新的合资公司,未来主要为大众集团生产工业级固态电池,除了投资QuantumScape的固态电池,大众的电池布局还包括11亿欧元(约合人民币87.87亿元)入股国轩高科,和头部企业宁德时代和韩国SK Innovation等电池厂商建立长期战略合作伙伴关系。

大众如此奋起直追,那特斯拉岂不危矣?

马斯克在2020年第三季度的结果报告中表示,从节省电池空间的角度来看,去除传统负极“并不像听起来那么好”。

马斯克的怀疑可能也与其自身的电池技术有关,这可能会使其比其他公司更难适应固态电解质。特斯拉使用由滚动电池组成的圆柱形电池,而其竞争对手通常喜欢所谓的棱柱形电池,其中电池可以堆叠。因为固态电池比液态电池更易碎,所以堆叠起来更容易。

特斯拉自研电池

马斯克一直寻求特斯拉能够实现“电池自由”,据报道,松下CEO津贺一宏经常会接到马斯克的电话或者邮件,“要求降低电池价格”,但是只换来了对方“不排除提高电池售价可能性”的回复,津贺一宏甚至威胁称“我们会考虑把人员和设施全部撤出超级工厂”。

倒逼特斯拉不得不选择自建电池厂。

特斯拉的电池布局自2014年与松下合建超级工厂开始,一方面锁定产能,另一方面掌握电池生产制造中的核心技术;

2016年,处于锂电领域前沿的加拿大Jeff Dahn团队与其签约,为特斯拉提供前瞻性的研究成果;

2019年,特斯拉收购超级电容公司Maxwell以掌握干电极技术和超级电容技术;

同一年,特斯拉在美国弗里蒙特建立自己的电池实验室和试生产线;

2020年,特斯拉启动代号为Roadrunner的电池项目。除此之外,特斯拉与来自于中国、澳大利亚、美国等矿厂巨头签订了协议,以保证原材料供应。

2020年特斯拉的“电池日”,宣布了从电芯设计、电芯生产工艺、硅负极材料、高镍正极材料、电芯车辆集成化5各方面开发电池,最终,马斯克认为这个方案能使电池成本减少56%,续航里程增加54%,单位投资额减少69%。

至此,特斯拉一步步完成了从原材料布局、电池基础研发、电芯制造到产线建立所有工作。

后来的结果证明马斯克在电池日上描绘的蓝图,投资者并不买账,电池日结束后,特斯拉收盘价应声跌落5%。有分析师表示,这是因为特斯拉此前预热的100万英里(160万公里)循环寿命电池没有如期发布。

QuantumScape或特斯拉,2021年投资者都需要更有辨别力

固态电池的承诺是除去液态电解质,同时也消除了着火的危险。此外,QuantumScape等公司的固态电池体积进一步缩小,所提供的电力进一步增加。这一点也至关重要: 电动汽车长期以来一直受到电池成本相对较高的制约,这使得电动汽车比同类内燃机汽车更为昂贵。

英国的固态电池公司 Ilika 的首席执行官 Graeme Purdy 认为,让现在的大多数电动汽车电池工厂适应新技术破坏性不会太大,该公司正在与捷豹路虎合作,以确保平稳过渡。

但对特斯拉来说,可能就不一样了。这意味着,迄今为止一直是竞争优势的东西要变成竞争劣势了。

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